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化
学
高三必备知识点总结
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化学
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高三化学必备知识点
大单元一 化学基础知识
一、常见物质的性质与对应的用途
物质性质 用途
(1)
生理盐水指的是消过毒的 0.90%的氯化钠
溶液
用于静脉注射、冲洗隐形眼镜和鼻腔冲洗等
(2) 浓硫酸具有吸水性 作干燥剂(不能干燥 NH3、H2S、HI)
(3) 生石灰、无水氯化钙能与水反应 可作(食品)干燥剂
(4) P2O5能与水反应 可作(不可用作食品)干燥剂
(5) 硅胶能吸收水分 可作(袋装食品)干燥剂
(6) 硅是常用的半导体材料 可作太阳能电池板
(7)
二氧化硅中存在光的全反射,并且有硬度
和柔韧度
可作光导纤维
(8) 4HF+SiO2===2H2O+SiF4↑ 用氢氟酸雕刻玻璃
(9) 2C+SiO2=====
高温 Si+2CO 焦炭还原 SiO2制备粗硅
(10) ClO2具有较强的氧化性 用于自来水的杀菌消毒
(11) 次氯酸盐具有强氧化性 可作杀菌消毒剂,还可作漂白剂
(12) 碘酸钾在常温下稳定 食盐中的加碘物质
(13) 氮气的化学性质稳定 作保护气
(14) NH4HCO3、NH4NO3是可溶的含氮化合物 可用作氮肥
(15) 浓氨水具有挥发性和还原性 用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气
(16) 草木灰和硫铵反应生成氨气,使肥效降低 草木灰和硫铵不能混合施用
(17) 二氧化硫与氧气反应 二氧化硫可用于制作葡萄酒的食品添加剂
(18) 二氧化硫具有漂白性 二氧化硫可以用来漂白纸浆(不可漂白食物)
(19) 氦气性质稳定、密度小 可用于填充飞艇、气球
(20) 钠具有较强的还原性 可用于冶炼钛、锆、铌等金属
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(21) 电解 NaCl溶液或熔融的 NaCl 制取氢氧化钠、氯气或钠
(22) NaHCO3受热分解生成 CO2、能与酸反应 可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
(23) Na2CO3水解使溶液显碱性 用热的纯碱溶液洗去油污
(24) Na2O2与 H2O、CO2反应均生成 O2 作供氧剂
(25) 水玻璃(Na2SiO3的水溶液)不燃不爆 可用作防火材料
(26) 硅酸钠的水溶液是一种无机黏合剂 盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞
(27) 锂质量轻、比能量大 可用作电池负极材料
(28) Al具有良好的延展性和抗腐蚀性 常用铝箔包装物品
(29) 常温下铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸钝化 可盛装、运输浓硫酸、浓硝酸
(30) 铝有还原性,与氧化铁反应放出大量的热 可用于焊接铁轨
(31) MgO、Al2O3熔点高 作耐高温材料
(32)
明矾溶液中 Al3+水解生成氢氧化铝胶体,
具有吸附性
明矾作净水剂(混凝剂)
(33) 小苏打和硫酸铝反应生成二氧化碳 可以作泡沫灭火器
(34) 明矾溶液显酸性 中国古代利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈
(35) Al(OH)3有弱碱性 可用于中和胃酸
(36) 镁铝合金质量轻、强度大 可用作高铁车厢材料
(37) Fe具有还原性 防止食品氧化变质
(38) Fe2O3是红棕色粉末 作红色颜料
(39)
FeCl3溶液中 Fe3+水解生成氢氧化铁胶体,
具有吸附性
可用作净水剂(混凝剂)
(40)
K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子水解
生成氢氧化铁胶体
K2FeO4作新型净水剂
(41) Fe(OH)3胶体能产生丁达尔效应 区别溶液和胶体
(42) Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2 FeCl3腐蚀 Cu刻制印刷电路板
(43) CuSO4使蛋白质变性 误服 CuSO4溶液,喝蛋清或豆浆解毒
(44) 粗锌与稀硫酸形成原电池 粗锌与稀硫酸反应制氢气比纯锌快
(45) 铁、锌形成原电池,铁作原电池的正极被 在海轮外壳上装若干锌块以减缓其腐蚀
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保护
(46) 铁与电源负极相连,铁被保护 铁闸门与外接电源负极相连,保护铁闸门
(47) BaSO4不溶于水,不与胃酸反应
在医疗上进行胃部造影前,BaSO4作患者服用的
“钡餐”
(48) 碘化银作晶核,聚集水蒸气形成液滴 人工降雨
(49) 干冰升华吸收大量的热 人工降雨
(50) 液氨汽化吸收大量的热 制冷剂
二、化学与生产生活、医疗健康
1.饮食中的有机物
(1)糖类(C、H、O):如葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉,葡萄糖和果糖属于单糖不能水解;淀粉
和纤维素(C6H10O5)n中的 n值不同,不属于同分异构体。
(2)油脂(C、H、O):包含植物油、动物脂肪,油脂水解的产物是高级脂肪酸和甘油,油脂不属于高分
子化合物。
(3)蛋白质(C、H、O、N等):如鸡蛋、牛奶、鱼、肉,蛋白质水解的最终产物是氨基酸。
(4)维生素:如维生素 A、C、D,维生素 A属于脂溶性维生素,维生素 C易溶于水,维生素 D可促进
人体钙的吸收。
(5)微量元素:如铁、锌、硒、碘,缺铁造成贫血;缺锌导致发育不良、抵抗力差;缺碘造成大脖子病;
硒是人体必需的微量元素,但不宜摄入过多。
2.物质在生产、生活、医药中的用途
(1)医用酒精中乙醇的体积分数为 75%,医用酒精可使蛋白质变性,因而用于消毒。
(2)福尔马林是 35%~40%的甲醛水溶液,可以使蛋白质变性,是良好的杀菌剂,常作为浸制生物标本的溶液
(不可用于食品保鲜)。
(3)蛋白质受热变性,所以加热能杀死病毒。
(4)生理盐水指的是 0.90%的氯化钠溶液,一般用于静脉注射、冲洗隐形眼镜和鼻腔等。
(5)硅胶能吸收水分,可用作袋装食品干燥剂。
(6)硅是常用的半导体材料,可用作太阳能电池板。
(7)二氧化硅导光能力强,并且有硬度和柔韧度,可制作光导纤维。
(8)氢氟酸 4HF+SiO2=2H2O+SiF4↑,用于氢氟酸雕刻玻璃。
(9)二氧化氯具有较强的氧化性,可用于自来水的杀菌消毒。
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(10)次氯酸盐具有强氧化性,可作杀菌消毒剂,还可作漂白剂。
(11)碘酸钾在常温下稳定,加碘食盐中的含碘物质。
(12)氮气化学性质稳定,可用作保护气。
(13)浓氨水具有挥发性和还原性,用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气。
(14)草木灰和硫酸铵反应生成氨气,使肥效降低草木灰和硫酸铵不能混合施用。
(15)二氧化硫与氧气反应二氧化硫,可用作葡萄酒的食品添加剂。
(16)氦气化学性质稳定、密度小,可用于填充飞艇、气球。
(17)钠具有较强的还原性,可用于冶炼钛、锆、铌等金属。
(18)NaHCO3受热分解生成 CO2,能与酸反应可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂。
(19)Na2CO3水解使溶液显碱性,用热的纯碱溶液洗去油污。
(20)Na2O2与 H2O、CO2反应均生成 O2,可用作供氧剂。
(21)肥皂水显碱性,肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂。
(22)水玻璃不燃不爆,可用作耐火材料。
(23)硅酸钠的水溶液是一种无机黏合剂,盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞。
(24)锂质量轻、比能量大,可用作电池负极材料。
(25)Al具有良好的延展性和抗腐蚀性,常用铝箔包装物品。
(26)铝有还原性、与氧化铁反应放出大量的热,可用于焊接铁轨。
(27)MgO、Al2O3的熔点很高,作耐高温材料。
(28)明矾水解生成氢氧化铝胶体,具有吸附性,明矾作净水剂(混凝剂)。
(29)小苏打溶液和明矾溶液反应生成二氧化碳,可以作泡沫灭火器。
(30)明矾溶液显酸性,中国古代利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈。
(31)Al(OH)3有弱碱性,可用于中和胃酸。
(32)镁铝合金质量轻、强度大,可用作高铁车厢材料。
(33)Fe具有还原性,可用于防止食品氧化变质。
(34)Fe2O3是红棕色粉末,可用作红色颜料。
(35)Fe2(SO4)3水解生成氢氧化铁胶体,具有吸附性,可用作净水剂(混凝剂)。
(36)K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体,可用作新型净水剂。
(37)CuSO4使蛋白质变性误服 CuSO4溶液,喝蛋清或豆浆解毒。
(38)铁与电源负极相连,铁被保护铁闸门与外接电源负极相连,保护铁闸门。
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(39)BaSO4不溶于水,不与胃酸反应,在医疗上进行胃部造影前,BaSO4用作患者服用的“钡餐”。
(40)蚕丝(或羊毛)灼烧时有烧焦羽毛的气味,灼烧法可以区别蚕丝(或羊毛)和人造纤维
(41)聚乙烯性质稳定、无毒,聚氯乙烯有毒,则聚乙烯可作食品包装袋,聚氯乙烯不能
(42)植物油中含有碳碳双键,能发生加成反应,植物油氢化制人造奶油
(43)聚四氟乙烯具有抗酸、抗碱、抗各种有机溶剂的特点,可用于厨具表面涂层
(44)甘油具有吸水性,可作护肤保湿剂
(45)淀粉遇碘显蓝色,可以用于鉴别淀粉与其他物质(如蛋白质、木纤维等)
(46)食醋与碳酸钙反应生成可溶于水的醋酸钙,可以用食醋除水垢
(47)阿司匹林显酸性,服用阿司匹林出现水杨酸反应时,用 NaHCO3溶液解毒
(48)乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,可用高锰酸钾溶液鉴别乙烯和甲烷
(49)乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯,烧菜时加入醋和料酒可提香
(50)油脂在碱性条件下水解为高级脂肪酸盐和甘油,可制肥皂
三、化学与材料
1.有机高分子材料
(1)塑料:塑料的主要成分是合成树脂。常见的有热塑性塑料如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯。热固性塑
料,如酚醛树脂。
(2)纤维:天然纤维包括纤维素(棉花、麻)、蛋白质(蚕丝、羊毛)等。合成纤维包括腈纶、涤纶、锦纶、
尼龙等。
(3)橡胶:天然橡胶是异戊二烯的聚合物,是线型高分子,合成橡胶有丁苯橡胶、氯丁橡胶等。
2.无机非金属材料
(1)玻璃:普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英,其成分为 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2等熔化在一
起得到的物质,是混合物。
(2)水泥:硅酸盐水泥原料为石灰石和黏土,成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。
(3)陶瓷:陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料,制备原料为黏土。
(4)硅材料:晶体硅是重要的半导体材料,光导纤维的主要成分是二氧化硅。
3.金属材料:
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
(1)黑色金属又称钢铁材料,包括杂质总含量<0.2%及含碳量不超过 0.0218%的工业纯铁,含碳
0.0218%~2.11%的钢,含碳大于 2.11%的铸铁。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
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(2)有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、
稀有金属和稀土金属等,有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。
(3)特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶
态金属材料,以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减
振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
4.半导体材料
(1)传统半导体材料(Si):光感电池、太阳能电路板、计算机芯片等。
(2)新型半导体材料:GaN、GaAs、InSb、InN等等。
四、(一)氧化还原反应基本概念易混点
(1)有单质参加或生成的化学反应,不一定是氧化还原反应,如 3O2放电 2O3。
(2)某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原,也不一定被氧化。因为元素处于化合态时,
其化合价可能为正,也可能为负。若元素由负价变为 0价,则其被氧化,若元素由正价变为 0价,
则其被还原。
(3)在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂,大部分非金属单质往往既具有氧化性又具有还
原性,只是以氧化性为主。如在反应 Cl2+H2O HCl+HClO中,Cl2既表现氧化性又表现还原性。
(4)物质氧化性或还原性的强弱取决于其所含元素原子得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无
关。
(5)含有最高价元素的化合物不一定具有强氧化性。如 HClO4中 Cl为+7价(最高价态),HClO中 Cl为
+1价,而实际上 HClO4的氧化性没有 HClO的强。
(6)在氧化还原反应中,一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原,有许多反应是一种元素既被氧
化又被还原。如在反应 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑中,Na2O2中氧元素的化合价既升高又降低。
(二)识记常见氧化剂、还原剂及产物预测
(1)常见的氧化剂及还原产物预测
氧化剂 还原产物
KMnO4 Mn2+(酸性);MnO2(中性);MnO2-4 (碱性)
K2Cr2O7(酸性) Cr3+
浓硝酸 NO2
稀硝酸 NO
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X2(卤素单质) X-
H2O2 OH-(碱性);H2O(酸性)
Na2O2 NaOH(或 Na2CO3)
NaClO(或 ClO-) Cl-、Cl2
NaClO3 Cl2、ClO2
PbO2 Pb2+
(2)常见的还原剂及氧化产物预测
还原剂 氧化产物
Fe2+ Fe3+(酸性);Fe(OH)3(碱性)
SO2(或 H2SO3、SO2-3 ) SO2-4
S2-(或 H2S) S、SO2(或 SO2-3 )、SO2-4
H2C2O4 CO2
H2O2 O2
I-(或 HI) I2、IO-3
CO CO2
金属单质(Zn、Fe、Cu等) Zn2+、Fe2+(与强氧化剂反应生成 Fe3+)、Cu2+
五、“六查法”突破离子方程式的正误判断
1.“一查”是否符合反应事实
看是否符合客观事实。如 Fe和稀盐酸反应的离子方程式写成 2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑是错误的,
Fe和稀盐酸反应生成 Fe2+。
举例 判断并改正
①铁与稀硫酸反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ 错误,Fe+2H+===Fe2++H2↑
②铜与稀硝酸反应:
Cu+4H++2NO-3 ===Cu2++2NO2↑+2H2O
错误,
3Cu+8H++2NO-3 ===3Cu2++2NO↑+4H2O
③电解饱和食盐水:2Cl-+2Na+=====
通电
2Na+Cl2↑ 错误,2Cl-+2H2O=====
通电
2OH-+H2↑+Cl2↑
④KClO碱性溶液与 Fe(OH)3反应:
3ClO-+2Fe(OH)3===2FeO2-4 +3Cl-+4H++H2O
错误,
3ClO-+4OH-+2Fe(OH)3===2FeO2-4 +3Cl-+
5H2O
2.“二查”电解质拆分是否正确
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离子方程式的正误判断中,常常设置物质是否能“拆分”陷阱,氧化物、弱电解质、沉淀、多元弱酸
的酸式酸根(HSO -4除外)在离子方程式中均不能拆分。在复习时,应熟记常见的弱电解质、溶解度表
及常见多元弱酸的酸式酸根。
a.弱酸的酸式酸根离子不能拆开,如 HCO-3、HS-、HSO -3等;
b.强酸的酸式酸根离子(如 HSO-4 )在水溶液中写成拆分形式,如 NaHSO4应写成 Na+、H+和 SO2-4 ;而
NaHSO4在熔融状态下 HSO -4不能拆开,应写成 Na+和 HSO-4。
c.微溶物出现在反应物中时,澄清溶液可以拆,悬浊液不可拆;微溶物出现在生成物中时当沉淀处理,
不可拆。如澄清石灰水与盐酸反应的离子方程式:H++OH-===H2O;用石灰乳制漂白粉的离子方程
式:Ca(OH)2+Cl2===Ca2++Cl-+ClO-+H2O。
d.氨水作为反应物,书写成 NH3·H2O;氨水作为生成物,若有加热条件或在浓溶液中生成,则书写成
NH3↑+H2O,若无加热条件或在稀溶液中生成,则书写成 NH3·H2O。
举例 判断并改正
①实验室制取氯气:
MnO2+4HCl Mn2++Cl2↑+2H2O+2Cl-
错误,
MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
②氯气和水反应:
Cl2+H2O 2H++Cl-+ClO-
错误,Cl2+H2O H++Cl-+HClO
③过氧化钠和水反应:
2Na++O2-2 +2H2O===4Na++4OH-+O2↑
错误,
2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑
④碳酸氢钠溶液与盐酸反应:
CO2-3 +2H+===CO2↑+H2O
错误,
HCO-3+H+===CO2↑+H2O
⑤醋酸与碳酸钙反应:
2H++CaCO3===Ca2++H2O+CO2↑
错误,
2CH3COOH+CaCO3===2CH3COO-+Ca2++
H2O+CO2↑
3.“三查”是否满足三守恒
离子方程式除符合质量守恒外,还应符合电荷守恒,做题时往往只注意质量守恒,而忽略电荷守恒,
这也是命题者经常设置的“陷阱”。若是氧化还原反应,还要符合电子守恒。
举例 判断并改正
①钠和水反应:Na+H2O===Na++OH-+H2↑ 错误,2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
②铜与氯化铁溶液反应:
Cu+Fe3+===Fe2++Cu2+
错误,Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+
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③铝与氢氧化钠溶液反应:
Al+2OH- + 2H2O ===[Al(OH)4]—+H2↑
错误,
2Al+6H2O+2OH-===2[Al(OH)4]—+3H2↑
4.“四查”“===”“ ”“↓”“↑”是否使用恰当
用饱和 FeCl3溶液制备胶体:
Fe3++3H2O Fe(OH)3↓+3H+
错误,
Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+
NaHCO3溶液因水解呈碱性:
HCO-3+H2O===H2CO3+OH-
错误,HCO-3+H2O H2CO3+OH-
向 NH4Cl溶液中滴入烧碱溶液并加热:
NH+4+OH- NH3·H2O
错误,NH+4+OH- NH3↑+H2O
5.“五查”反应物的用量:如过量、少量、足量、等物质的量等
在离子方程式正误判断中,做题时往往忽略相对量的影响,命题者往往设置“离子方程式正确,但不
符合相对量”的陷阱。突破“陷阱”的方法一是审准“相对量”的多少,二是看离子反应是否符合该量。
①看反应物或产物的配比是否正确。如稀硫酸与 Ba(OH)2溶液反应,不能写成 H++OH-+SO2-4 +Ba2+
===BaSO4↓+H2O,应写成 2H++2OH-+SO2-4 +Ba2+===BaSO4↓+2H2O。
②看是否符合题设条件的要求。如过量、少量、等物质的量、适量、任意量以及滴加顺序等对反应产
物的影响。如向溴化亚铁溶液中通入少量 Cl2的离子方程式为 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;向溴化亚
铁溶液中通入过量 Cl2的离子方程式为 2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++6Cl-+2Br2。
氢氧化钡溶液与稀硫酸反应:
Ba2++OH-+H++SO2-4 ===BaSO4↓+H2O
错误,
Ba2++2OH-+2H++SO2-4 ===BaSO4↓+2H2O
向 FeBr2溶液中通入等量 Cl2:
2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-
错误,2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-
6.“六查”是否漏掉离子反应
如 Ba(OH)2溶液与 CuSO4溶液反应,既要写 Ba2+与 SO 2-4 生成 BaSO4沉淀,又不能漏掉 Cu2+与 OH-生
成 Cu(OH)2沉淀。
氢氧化钡溶液与硫酸铜溶液反应:
Ba2++SO2-4 ===BaSO4↓
错误,
Ba2++2OH-+Cu2++SO2-4 ===BaSO4↓+Cu(OH)2↓
(NH4)2SO4与 Ba(OH)2反应:
Ba2++SO2-4 ===BaSO4↓
错误,
Ba2++2OH-+2NH+4+SO2-4 ===BaSO4↓+2NH3·H2O
六、两个方面突破离子共存问题
1.判断离子能否大量共存的“四个要点”:一色、二性、三特殊、四反应。
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(1)一色——溶液颜色
离子 Cu2+ Fe3+ Fe2+ MnO-4
溶液颜色 蓝色 棕黄色 浅绿色 紫红色
(2)二性——溶液的酸碱性
①在强酸性溶液中,OH-及弱酸根阴离子(如 CO2-3 、ClO-、SO2-3 、S2-、CH3COO-等)不能大量存在。
②在强碱性溶液中,H+及弱碱阳离子(如 NH+4、Al3+、Cu2+、Mg2+、Zn2+、Fe3+等)不能大量存在。
③如 HCO-3、HS-、HSO-3、HPO2-4 、H2PO -4等,在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。
(3)三特殊——三种特殊情况:
①[Al(OH)4]—与 HCO -3不能大量共存:[Al(OH)4]—+HCO-3 ===Al(OH)3↓+CO2-3 +H2O
②“NO-3+H+”组合具有强氧化性,能与 S2-、Fe2+、I-、SO 2-3 等还原性的离子发生氧化还原反应而不能
大量共存。
③NH +4与 CH3COO-、CO2-3 ,Mg2+与 HCO -3等组合中,虽然两种离子都能水解且水解相互促进,但总
的水解程度仍很小,它们在溶液中仍能大量共存。
(4)四反应——四种反应类型
反应类型
复
分
解
反
应
生成沉淀
离子 不能大量共存的离子
Ba2+、Ca2+ SO2-4 、CO2-3 、SO2-3 、SiO2-3 、PO 3-4 等
Ag+ Cl-、Br-、I-、SO2-4 、CO2-3 、PO3-4 、S2-等
H+ [Al(OH)4]—、SiO 2-3 等
S2- Zn2+、Fe2+、Pb2+、Cu2+、Ag+等
CO2-3 Ba2+、Ca2+、Mg2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+、Fe2+、Ag+等
OH- Mg2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Zn2+等
[Al(OH)4]— H+、HCO-3、HSO -3等
生成气体及易
挥发性物质
H+
弱酸阴离子(CO2-3 、HCO-3、SO2-3 、HSO-3、S2-、HS-
等)
OH- NH+4、HCO-3、HSO-3、HS-等
生成弱电解质 H+ OH-、ClO-、F-、CH3COO-等
氧化还原反应
(能反应的打“√”,不
能反应的打“×”)
S2- SO2-3 I- Fe2+ Br- Cl-
MnO-4 (H+) √ √ √ √ √ √
ClO- √ √ √ √ √ √(酸性)
NO-3 (H+) √ √ √ √ — —
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Fe3+ √ √ √ × × ×
相互促进的水解反应
①Al3+与 CO2-3 、HCO-3、S2-、HS-、[Al(OH)4]—、SiO2-3 。
②Fe3+与 CO2-3 、HCO-3、[Al(OH)4]—、SiO2-3 。
配合反应 Fe3+与 SCN-;Ag+与 NH3·H2O不能大量共存
2.离子共存判断题中常见的限制条件
限制条件 分析解读
无色溶液 有色离子不能大量共存(透明溶液可能含有色离子)
使甲基橙呈红色或 pH=1 溶液显酸性,OH-及弱酸的酸根离子不能大量共存
遇酚酞呈红色或 pH=13
溶液呈碱性,H+及弱碱的阳离子、弱酸的酸式酸根离子
不能大量共存
与 Al反应放出 H2 溶液可能显酸性,也可能显强碱性,显酸性时不能含 NO-3
由水电离出的 c(H+)=1×10-13 mol·L-1 溶液可能显酸性,也可能显碱性
通入足量的 CO2(或 NH3) 溶液呈酸性(或碱性)
因发生氧化还原反应而不能大量共存
能发生氧化还原反应的氧化性离子和还原性离子不能大
量共存
“一定”“可能”还是“不能”大量共存 确定是“可能性”还是“肯定性”
加水稀释,
c(H+)
c(OH-)
减小
说明该溶液呈酸性[稀释的是溶质,溶质 c(H+)减小,而
c(OH-)增大]
某溶液的 lg c(H
+
)
c(OH-)
=12 该溶液呈酸性
七、常见离子检验的特征反应及注意事项
1.常见阳离子的检验
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注意:NaOH溶液可以同时鉴别出若干种阳离子,包括 Al3+、Fe3+、Fe2+、Cu2+、NH+4、Mg2+等多
种离子,在阳离子鉴别中,NaOH溶液是一种应用较广的试剂。若先使用 NaOH溶液(必要时可加热)
检验出几种离子,再用其他方法鉴别用 NaOH溶液鉴别不出来的离子,整个问题可以较快解决。
2.常见阴离子的检验
注意:①AgNO3溶液与稀硝酸、BaCl2溶液与稀盐酸这两组试剂,可以鉴别出若干种阴离子,是阴离子
鉴别最常用的试剂组合。一般说来,若待检的若干种离子中有 SO2-4 ,最好先用 BaCl2溶液和盐酸这
组试剂,检出包括 SO 2-4 在内的一些离子,其他离子再用 AgNO3溶液与稀硝酸等去鉴别。
②为了检验某盐中含 SO 2-3 或 CO2-3 ,可以直接加酸(非氧化性酸,如盐酸),根据放出气体的气味等特
征现象判断气体是 CO2或 SO2,进而确定物质中含 CO 2-3 或 SO2-3 。
③灵活运用阴离子检验的知识,有时可以解决某些阳离子的鉴别问题。例如,在一定条件下,可考
虑用卤素离子(如 Cl-)检出 Ag+,用 SO 2-4 检出 Ba2+。
(3)依据显示特殊颜色检验或推断。
①
②
Br-
I- 有机层(下层)
橙红色,表明有Br-
紫红色,表明有I-
③I- 溶液变蓝,表明有 I-
八、常见物质的转化关系
1.钠及其化合物的转化关系
化学
13
2.铁及其化合物的转化关系
3.氯及其化合物的转化关系
4.硫及其化合物的转化关系
化学
14
5.氮及其化合物的转化关系
九、工艺流程图大题技巧总结
(一)原料的预处理的方法与作用
方法 作用
粉碎或研磨 减小固体的颗粒度,增大固体与液体、气体间的接触面积,增大反应速率
灼烧、焙烧、煅烧 除去可燃性杂质;使原料初步转化为下一步可溶解的物质(氧化物等)
水浸 与水接触反应或溶解,分离可溶物与难溶物
酸浸 与酸反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去
碱浸 除去油污;溶解铝(氧化铝)、二氧化硅;调节 pH促进水解(金属离子的沉淀)
(二)反应条件的控制
1.控制溶液的酸碱性(pH)
(1)增强物质的氧化性、还原性,调节离子的水解程度。
(2)通过控制溶液的 pH可以除去某些金属离子。
①若要除去溶液中含有的 Fe3+、Al3+,可调节溶液的 pH使之转变为 Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。[若有 Fe2+,
通常需先用氧化剂(H2O2等)把 Fe2+氧化为 Fe3+]
②调节 pH所利用的物质一般应满足能与 H+反应,使溶液 pH增大和不引入新杂质两点需求。例如:若要
除去 Cu2+溶液中混有的 Fe3+,可加入 CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的 pH。
2.控制反应的温度
化学
15
(1)调节化学反应速率。
(2)调节平衡移动方向。
(3)控制固体的溶解与结晶,如趁热过滤能防止某物质降温时析出。
(4)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。
(5)防止或实现某物质水解或分解。
(6)防止副反应的发生。
3.调节反应物的浓度
(1)通过控制反应物的浓度,控制反应的类型,有利于目标反应的进行。
(2)根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡向利于目标产物生成的方向进行。
(3)反应物过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操作带来除杂问题。
(三)有关沉淀分离操作的规范解答
1.洗涤沉淀的目的
(1)若滤渣是所需的物质,洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质,得到更纯净的沉淀物。
(2)若滤液是所需的物质,洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣,把有用的物质如目标产物尽可能洗
出来。
2.常用洗涤剂
(1)蒸馏水:主要适用于除去沉淀吸附的可溶性杂质。
(2)冷水:除去沉淀中的可溶性杂质,降低沉淀在水中的溶解度而减少沉淀损失。
(3)沉淀的饱和溶液:减小沉淀的溶解。
(4)有机溶剂(酒精、丙酮等):适用于易溶于水的固体,既减少了固体溶解,又利用有机溶剂的挥发
性,除去固体表面的水分,产品易干燥。
3.沉淀洗涤的答题规范
沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液,使洗涤液完全浸没沉淀或晶体,待洗涤液流尽后,重复操作 2~3次。
4.沉淀是否洗净的答题规范
取少量最后一次洗涤液于一洁净的试管中,加入××试剂(必要时加热,如检验 NH+4 ),不产生××沉淀、
溶液不变××色或不产生××气体,说明沉淀已经洗涤干净。
(四)pH的调控
1.需要的物质:含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐,即能与
H+反应,使 pH增大的物质如MgO、Mg(OH)2等类型的物质。
化学
16
2.原理:加入的物质能与溶液中的 H+反应,降低了 H+的浓度
3.pH控制的范围:杂质离子完全沉淀时 pH值-主要离子开始沉淀时 pH,注意端值取等。
4.控制 pH的目的:
(1)pH调小:抑制某离子水解;防止某离子沉淀
(2)pH调大:确保某离子完全沉淀;防止某物质溶解等。
(3)控制反应的发生,增强物质的氧化性或还原性,或改变水解程度。
5.控制某反应的 pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀的原理,例如:
(1)Fe3+溶液中存在水解平衡:Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+,加入 CuO后,溶液中 H+浓度降低,
平衡正向移动,Fe(OH)3越聚越多,最终形成沉淀。
(2)如若要除去 Al3+、Mn2+溶液中含有的 Fe2+,先用氧化剂把 Fe2+氧化为 Fe3+,再调溶液的 pH。
调节 pH所需的物质一般应满足两点:能与 H+反应,使溶液 pH增大;不引入新杂质。例如:若要
除去 Cu2+溶液中混有的 Fe3+,可加入 CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的 pH。
(3)PH控制的范围:大于除去离子的完全沉淀值,小于主要离子的开始沉淀的 PH。
6.“酸作用”还可除去氧化物(膜)。
7.“碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等。
8.特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)。
大单元二 化学综合实验
一、实验基础操作:
1、球形干燥管的创新使用
装置图 解读
尾气吸收装置
①可用于一般尾气的吸收,如内盛碱石灰,可吸收 HCl、Cl2、SO2等(如图 a);
②可用于防倒吸装置,如极易溶于水的 HCl、NH3等(如图 b)
气体检验装置
干燥管中盛无水 CuSO4时,可用于水蒸气的检验,如图 c
辅助测定气体,防止外界因素干扰
定量测定气体时,有时需要考虑空气中的成分对测定产生的影响,所以在测
化学
17
定装置后,需接一个干燥管,目的是防止空气中的 CO2、水蒸气对定量测定产
生干扰,如图 d
简易的发生装置
类似启普发生器原理,通过调节活塞,进而使产生的气体调控液面高度而决
定反应是否继续,如图 e
过滤装置
可用于水的净化等较简单的过滤,如图 f
2.平衡气压装置
橡胶管 a的作用是平衡气压,便于液体顺利流下,在定量测量气体体积时还可以减小实验误差,支管 b
也具备平衡气压的作用。
3、其他“多器一用”装置
(1)可用于冷凝或冷却的装置。
(2)可用于气体干燥或除杂的装置。
化学
18
(3)防倒吸装置。
①简述装置乙防倒吸的原理:HCl不溶于 CCl4,会从 CCl4层中逸出被水层吸收,导管口附近气压不会减
小,不会引起倒吸。
②装置乙中不能(填“能”或“不能”)用苯代替 CCl4。
(4)防堵塞安全装置。
(5)防污染安全装置。
①实验室制取 Cl2时,尾气的处理可采用 b装置。
②制取 CO时,尾气的处理可采用 a、c装置。
③制取 H2时,尾气的处理可采用 a、c装置。
4.药品的存放
选择
瓶塞
存放一般试剂可用玻璃塞,但存放碱及碱性物质需用软木塞或橡胶塞
存放强氧化性物质(如 KMnO4、Br2、H2O2、浓硫酸、浓硝酸等)及有机物(如苯、四
氯化碳、汽油、乙醚等)不可用橡胶塞
选择
颜色
无色试剂瓶存放一般试剂
棕色试剂瓶存放见光或受热易分解的药品,并置于阴凉处,如浓硝酸、AgNO3、卤
化学
19
化银、氯水、溴水、碘水等
选择
瓶口
固态药品要放在广口瓶中
液态试剂一般要放在细口瓶中
注意:(1)易与空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳等起反应的药品应隔绝空气保存。如钾、钠应浸在煤油
中;白磷放在水中,使之与空气隔绝。
(2)易潮解、挥发、吸水的药品应密封保存。如固体 NaOH、浓盐酸、浓硫酸等。
(3)液态溴有毒且易挥发,应贮存于细口瓶中,加水封,加盖玻璃塞(不能用橡胶塞),并放置于阴凉处。
(4)易挥发、着火的药品应密封保存并放置于阴凉处,远离火源。如乙醇、乙醚、苯等。
(5)盛放药品的器皿不能与所盛药品反应。如氢氟酸保存在塑料瓶中或铅制器皿中。
5.试纸的使用
(1)试纸不能(填“能”或“不能”)浸入溶液中;测溶液的 pH时,pH试纸不能(填“能”或“不能”)润湿,润湿
不一定(填“一定”或“不一定”)有误差。
(2)常用试纸类型及其作用。
红色石蕊试纸 定性检验碱性溶液
蓝色石蕊试纸 定性检验酸性溶液
pH试纸 定量检验溶液酸碱性的强弱
淀粉 KI试纸 检验 Cl2等具有强氧化性的物质
品红试纸 检验 SO2等具有漂白性的物质
(3)使用方法。
①检验溶液:取一小块试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液体,点在试纸中部,观
察试纸的颜色变化(若是测定 pH,等试纸变色后,与标准比色卡对照读数)。
②检验气体:先用蒸馏水把试纸润湿,再用镊子夹取或粘在玻璃棒的一端,然后放在集气瓶口或导管口
处,观察试纸的颜色变化。
pH试纸使用时的注意事项
(1)pH试纸不能测定具有漂白性、强氧化性试剂的 pH。如不能测定氯水或“84”消毒液的 pH。
(2)pH试纸只能读出整数,为得到精确数值,可以用 pH计。
6、常见实验事故的处理。
实验事故 处理方法
碱液洒在皮肤上 立即用大量水冲洗,然后涂上 1%的硼酸溶液
化学
20
酸液洒在皮肤上 立即用大量水冲洗,然后用 3%~5%的 NaHCO3溶液冲洗
误食重金属盐 服用大量牛奶、蛋清或豆浆
水银洒在桌面上 尽量回收,再用硫粉覆盖
酸液溅到眼中 立即用大量水冲洗,边洗边眨眼睛
酒精等有机物在实验台上着火 用湿抹布或沙土盖灭
液溴、苯酚沾在皮肤上 立即用酒精擦洗
金属钠、钾等着火 不能用泡沫灭火器、干粉灭火器和水扑灭,要用沙土盖灭
7、常见混合物的除杂(或提纯)
(1)常见物质的俗名与化学式
物质 俗名 物质 俗名
Na2CO3 纯碱、苏打 CaSO4·1/2H2O 熟石膏
NaHCO3 小苏打 KOH 苛性钾
CuSO4·5H2O 胆矾 NaOH 烧碱、火碱、苛性钠
FeSO4·7H2O 绿矾 CO2(固态) 干冰
KAl(SO4)2·12H2O 明矾 CH3CH2OH 酒精
CaCO3 石灰石、大理石 C6H12O6 葡萄糖或果糖
CaO 生石灰 C12H22O11 蔗糖或麦芽糖
Ca(OH)2 熟石灰、消石灰 (C6H10O5)n 淀粉或纤维素
CaSO4·2H2O 石膏或生石膏 CO(NH2)2 尿素
(2)常见物质的主要成分与性质
物质 主要成分 性质或用途
福尔马林 甲醛的水溶液 具有防腐性,保存动物的标本
水玻璃 Na2SiO3的水溶液 玻璃胶,木材防火剂
氯水 Cl2的水溶液 具有漂白性、杀菌性
氨水 NH3的水溶液 具有碱性,制氮肥
漂白粉 Ca(ClO)2和 CaCl2的混合物 具有漂白性、杀菌性
(3)气体干燥净化装置。
项目 液态干燥剂 固态干燥剂 固体,加热
化学
21
使用装置
选用干燥
剂
或药品
浓硫酸 无水氯化钙(中性) 碱石灰 除杂试剂(Cu、CuO)
可干燥气
体
H2、O2、Cl2、SO2、
CO2、CO、CH4、N2等
H2、O2、Cl2、SO2、
CO、CO2、CH4等
H2、O2、CO、
N2、CH4、NH3等
可除去 O2、
H2、CO等
不能干
燥气体
NH3、HBr、HI、H2S等 NH3
Cl2、SO2、CO2、
NO2、HCl等
—
(4)气体的收集方法
根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置:
收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的气体(举例)
排水法
难溶于水或微溶于水,
且不与水反应的气体
O2、H2、NO、CO、C2H2、
C2H4、Cl2(饱和 NaCl溶液)、
CO2(饱和 NaHCO3 溶液)
等
排
空
气
法
向上排
空气法
密度大于空气且不与
空气中的成分反应
Cl2、SO2、NO2、CO2
向下排
空气法
密度小于空气且不与
空气中的成分反应
H2、NH3、CH4
(5)尾气的处理
(1)原因:有些气体有毒或有可燃性,任其逸散到空气中,会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。
(2)处理方法:一般根据气体的相关性质,使其转化为非气态物质或无毒物质,如酸性有毒气体用碱溶液
吸收,可燃性气体用点燃等措施。实验室中常见有毒气体的处理方法如下表:
Cl2 SO2 NO2 H2S HCl NH3 CO NO
NaOH溶液 CuSO4溶液或 NaOH溶液 水 水或浓硫酸 点燃
与 O2混合后通入 NaOH溶
液
化学
22
(3)尾气处理装置。
①在水中溶解度较小的有毒气体,多数可通入盛有某种试剂的烧杯中被吸收除去(如图甲),如 Cl2、NO2
均可通入 NaOH溶液中除去。
②某些可燃性气体可用点燃(如图乙)或转化的方法除去,如 CO、H2可点燃或通过灼热的 CuO除去。
③某些可燃性气体可以采用收集的方法除去(如图丙),如 CH4、C2H4、H2、CO等。
④对于溶解度很大、吸收速率很大的气体,吸收时应防止倒吸,典型装置如图丁。常见的防倒吸装置
还有如下改进装置(以 NH3的吸收为例,未注明的液体为水)。
二、常见实验操作:
(一)检验沉淀洗涤干净的方法:
1、向漏斗中加少量蒸馏水至没过沉淀,滤干后重复操作 2~3次。
2、取最后一次少量洗涤液于试管中,加入 SO 2-4 的溶液,若没有白色沉淀生成,说明沉淀已经洗涤
干净。如果没有沉淀产生,证明沉淀已经洗涤干净。(如沉淀吸附有 Ba2+,就加入 SO2-4 )
(二)滴定终点操作:
当滴入最后半滴某某溶液后,溶液恰好由某色变为某色(或溶液褪色),且保持半分钟不变色。
(三)实验条件的控制
(1)排气方法
为了防止空气中的 O2、CO2、水蒸气等干扰实验,常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气;
有时也可充分利用反应产物气体(如氨气、氯气、二氧化硫)等排尽装置中的空气。
(2)控制气体的流速及用量
①用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。
化学
23
②观察气泡,控制气流速度,如图甲,可观察气泡得到 N2、H2的体积比约为 1∶3的混合气体。
③平衡气压,如图乙,用长玻璃管平衡气压,防堵塞。
(3)压送液体
根据装置的密封性,让反应生成气体或消耗气体,产生压强差,将液体压入或倒流入另一反应容器。
(4)温度控制
①控制低温的目的:减少某些反应物或产物分解,如 H2O2、NH4HCO3等;减少某些反应物或产物挥
发,如盐酸、氨水等;防止某些物质水解,避免副反应发生等。
②采取加热的目的:加快反应速率或使平衡移动,加速溶解等。
③常考的温度控制方式:
a.水浴加热:均匀加热,反应温度在 100 ℃以下。
b.油浴加热:均匀加热,反应温度在 100~260 ℃之间。
c.冰水冷却:使某物质液化、降低产物的溶解度;减少其他副反应,提高产品纯度等。
d.保温:如真空双层玻璃容器等。
(四).有机综合实验中三个关键点
(1)加热:酒精灯的火焰温度一般在 400~500 ℃,乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精
灯加热,若温度要求更高,可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要
求选择水浴、油浴、沙浴加热。
(2)防暴沸:加沸石(碎瓷片),防止溶液暴沸,若开始忘加沸石(碎瓷片),需冷却后补加。
(3)冷凝回流:有机物易挥发,因此在反应中通常要采用冷凝回流装置,以减少有机物的挥发,提
高原料的利用率和产物的产率。如图 1、图 3中的冷凝管,图 2中的长玻璃管 B的作用都是冷凝回流。
三、常见气体的发生装置和创新装置。
(一)根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置:
①固体+固体 气体(适用于 O2、NH3、CH4等)。
化学
24
②固(或液)体+液体 气体(适用于 Cl2、C2H4、NH3等)。
③固体+液体 气体(适用于 H2、O2、NH3、C2H2、CO2等)。
(二)物质的分离、提纯
1.物质分离、提纯常用的物理方法及装置
(1)固体与液体的混合物
方法 装置或主要仪器 适用条件 实例 说明
过滤
难溶固体与液
体混合物
碳酸钙悬浊
液、泥水等
①一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;
②二低:滤纸边缘低于漏斗
边缘,液面低于滤纸边缘;
③三靠:烧杯紧靠玻璃棒,
玻璃棒轻靠三层滤纸处,漏
斗下端紧靠烧杯内壁
化学
25
蒸发结晶
溶质的溶解度
受温度变化影
响较小
从NaCl溶液
中提取 NaCl
晶体
NaHCO3、FeCl3、Na2SO3等
的水溶液在加热蒸干后得不
到原来的溶质
(2)固体与固体的混合物
方法 适用条件 实例 说明
溶解、
过滤
在某种试剂中一种可溶
而另一种溶剂中不溶的
固体混合物的分离
碳酸钠和碳酸
钙
沉淀的洗涤方法是沿玻璃棒向过滤器
中加蒸馏水至淹没沉淀,静置,待液
体全部流下,再重复操作 2~3次,然
后通过检验洗涤液(滤液),判断是否洗
净
结晶
用于溶解度随温度变化
相差较大的可溶性固体
混合物的分离
除去 KNO3中混
有的少量 NaCl
若结晶一次纯度达不到要求,则需要
重复进行一次,称为重结晶
升华
分离某种组分易升华的
混合物
分离 I2和 NaCl
固体
应与物质的分解反应相区分,如:
NH4Cl NH3↑+HCl↑
(3)液体与液体的混合物
方法 萃取、分液 蒸馏
装置或主要
仪器
适用条件 分离两种互不相溶且易分层的液体
分离沸点相差较大且互溶的液体
混合物
实例 分离 CCl4和水等 分离酒精和水
说明
萃取:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解
度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶
剂组成的溶液里提取出来。
①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中
大;
②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶;
①温度计的水银球在蒸馏烧瓶的
支管口处;
②蒸馏烧瓶中要加沸石或碎瓷片,
目的是防止暴沸;
③冷凝管水流方向为下口进,上口
出
化学
26
③萃取剂与溶质不反应;
④常用的萃取剂是苯或 CCl4,一般不用酒
精作萃取剂。
例如,提取碘水中的碘,分液前要先萃取。
分液时下层液体从下口放出,上层液体从上
口倒出
(4)重结晶
仪器 酒精灯、烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台
适用范围 分离、提纯溶解度受温度影响差别较大的溶质(如苯甲酸的提纯)
(5)升华
适用范围 分离某种组分易升华的固体混合物
注意事项
被提纯物质沸点较高且不易分解,如 NaCl固体中的 I2可用该
方法,但 NH4Cl固体中的 I2不能用升华的方法分离
(6)渗析
适用范围 分离提纯胶体与小分子(或离子)组成的混合液
注意事项 要不断更换烧杯中的蒸馏水(或用流动水)以提高渗析效果
2.依据物理性质选择分离、提纯的方法
(1)“固+固”混合物的分离(提纯)
(2)“固+液”混合物的分离(提纯)
(3)“液+液”混合物的分离(提纯)
化学
27
3.分离、提纯的创新装置
(1)过滤装置的创新——抽滤
由于水流的作用,使图 1装置 a、b中气体的压强减小,故使过滤速率加快。
(2)蒸馏装置的创新
图 2由于冷凝管竖立,使液体混合物能冷凝回流,若以此容器作反应容器,可使反应物能循环利用,
提高了反应物的转化率。
(3)冷凝装置的创新:
图示装置由于冷凝管竖立,使液体混合物能冷凝回流,若以此容器作反应容器,可减少反应物的损失,
提高反应物的转化率。
(4)洗气装置的创新——双耳球吸收法
由于双耳球上端球形容器的容积较大,能有效地防止倒吸。故该装置既能除去气体中的气态杂质,又
能防止倒吸。
4.物质分离、提纯常用的化学方法
方法 原理 举例
沉淀法 将杂质离子转化为沉淀
如 Cl-、SO2-4 、CO 2-3 及能形成弱碱的阳离子,如Mg2+、
Cu2+等,可加入适当的沉淀剂,使离子生成沉淀,过滤
除去。
化学
28
气化法 将杂质离子转化为气体
CO2-3 、HCO-3、SO2-3 、HSO-3、NH +4等与 H+或 OH-反应
生成气体除去
杂转纯法
将杂质转化为需要提纯的
物质
杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂),如
FeCl2和 FeCl3、同一种酸的正盐与酸式盐(用酸、酸性氧
化物或碱),如 Na2CO3和 NaHCO3
氧化还原法
用氧化剂(还原剂)除去具有
还原性(氧化性)的杂质
如用酸性 KMnO4除去 CO2中的 SO2,用热的铜粉除去
N2中的 O2
热分解法
用加热法除去固体混合物
中易分解的物质
如除去 NaCl中的 NH4Cl等
酸碱溶解法
利用物质与酸或碱溶液混
合后的差异进行分离
如用过量的 NaOH溶液可除去 Fe2O3中的 Al2O3,用盐
酸除去 SiO2中的 CaCO3。
电解法
利用电解原理分离和提纯
物质
含杂质的金属作阳极、纯金属(M)作阴极,含M的盐溶
液作电解质溶液。如电解精炼铜,将含杂质的粗铜作阳
极,精铜作阴极,电解液为含铜离子的溶液。
洗气法
将气体混合物通过洗气装
置而除去杂质气体
如将混合气体通过盛饱和食盐水的洗气瓶除去 Cl2中的
少量 HCl
水解法
利用水解反应原理除去杂
质
如可用 CuO、Cu(OH)2等除去 CuCl2溶液中的 FeCl3
5.常见物质的除杂试剂或方法
(1)除杂(或提纯)。
原物质 所含杂质 除杂试剂 操作方法
N2 O2 灼热的铜丝网 用固体转化气体
CO2 H2S CuSO4溶液 洗气
CO CO2 NaOH溶液 洗气
CO2 CO 灼热的 CuO 用固体转化气体
CO2 HCl 饱和 NaHCO3溶液 洗气
H2S HCl 饱和 NaHS溶液 洗气
SO2 HCl 饱和 NaHSO3溶液 洗气
CO2 SO2 饱和 NaHCO3溶液 洗气
Cl2 HCl 饱和 NaCl溶液 洗气
化学
29
CH4 CH2=CH2 溴水 洗气
乙烯 SO2、H2O 碱石灰 加固体转化法
乙烷 CH2=CH2 溴水 洗气
溴苯 Br2 稀 NaOH溶液 分液
甲苯 苯酚 NaOH溶液 分液
乙醛 乙酸 饱和 Na2CO3溶液 蒸馏
乙醇 水(少量) 新制 CaO 蒸馏
苯酚 苯 NaOH溶液、过量 CO2 分液
(2)固体的除杂(或提纯)。
原物质 所含杂质 除杂试剂 操作方法
炭粉 MnO2 浓盐酸(需加热) 过滤
MnO2 炭粉 空气 加热灼烧
炭粉 CuO 稀酸(如稀盐酸) 过滤
CuO Fe 磁铁 磁力吸引
Al2O3 Fe2O3 NaOH溶液(过量)、CO2 过滤、灼烧
Fe2O3 Al2O3 过量 NaOH溶液 过滤
Al2O3 SiO2 盐酸、氨水 过滤、灼烧
BaSO4 BaCO3 盐酸或稀硫酸 过滤
I2晶体 NaCl — 加热升华
NaCl晶体 NH4Cl — 加热分解
CuS FeS 稀盐酸 过滤
Na2CO3 NaHCO3 — 加热
(3)盐溶液中的除杂(或提纯)。
原物质 所含杂质 除杂试剂 操作方法
NaHCO3溶液 Na2CO3 过量 CO2 加酸转化法
NaCl溶液 NaHCO3 适量 HCl 加酸转化法
FeCl3溶液 FeCl2 Cl2 加氧化剂转化法
FeCl2溶液 FeCl3 过量的 Fe粉(过滤) 加还原剂转化法
化学
高三必备知识点总结
班 级: 姓 名:
化学文
学科网(北京)股份有限公司
高三化学必备知识点
大单元一 化学基础知识
一、常见物质的性质与对应的用途
物质性质
用途
(1)
生理盐水指的是消过毒的0.90%的氯化钠溶液
用于静脉注射、冲洗隐形眼镜和鼻腔冲洗等
(2)
浓硫酸具有吸水性
作干燥剂(不能干燥NH3、H2S、HI)
(3)
生石灰、无水氯化钙能与水反应
可作(食品)干燥剂
(4)
P2O5能与水反应
可作(不可用作食品)干燥剂
(5)
硅胶能吸收水分
可作(袋装食品)干燥剂
(6)
硅是常用的半导体材料
可作太阳能电池板
(7)
二氧化硅中存在光的全反射,并且有硬度和柔韧度
可作光导纤维
(8)
4HF+SiO2===2H2O+SiF4↑
用氢氟酸雕刻玻璃
(9)
2C+SiO2Si+2CO
焦炭还原SiO2制备粗硅
(10)
ClO2具有较强的氧化性
用于自来水的杀菌消毒
(11)
次氯酸盐具有强氧化性
可作杀菌消毒剂,还可作漂白剂
(12)
碘酸钾在常温下稳定
食盐中的加碘物质
(13)
氮气的化学性质稳定
作保护气
(14)
NH4HCO3、NH4NO3是可溶的含氮化合物
可用作氮肥
(15)
浓氨水具有挥发性和还原性
用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气
(16)
草木灰和硫铵反应生成氨气,使肥效降低
草木灰和硫铵不能混合施用
(17)
二氧化硫与氧气反应
二氧化硫可用于制作葡萄酒的食品添加剂
(18)
二氧化硫具有漂白性
二氧化硫可以用来漂白纸浆(不可漂白食物)
(19)
氦气性质稳定、密度小
可用于填充飞艇、气球
(20)
钠具有较强的还原性
可用于冶炼钛、锆、铌等金属
(21)
电解NaCl溶液或熔融的NaCl
制取氢氧化钠、氯气或钠
(22)
NaHCO3受热分解生成CO2、能与酸反应
可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
(23)
Na2CO3水解使溶液显碱性
用热的纯碱溶液洗去油污
(24)
Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2
作供氧剂
(25)
水玻璃(Na2SiO3的水溶液)不燃不爆
可用作防火材料
(26)
硅酸钠的水溶液是一种无机黏合剂
盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞
(27)
锂质量轻、比能量大
可用作电池负极材料
(28)
Al具有良好的延展性和抗腐蚀性
常用铝箔包装物品
(29)
常温下铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸钝化
可盛装、运输浓硫酸、浓硝酸
(30)
铝有还原性,与氧化铁反应放出大量的热
可用于焊接铁轨
(31)
MgO、Al2O3熔点高
作耐高温材料
(32)
明矾溶液中Al3+水解生成氢氧化铝胶体,具有吸附性
明矾作净水剂(混凝剂)
(33)
小苏打和硫酸铝反应生成二氧化碳
可以作泡沫灭火器
(34)
明矾溶液显酸性
中国古代利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈
(35)
Al(OH)3有弱碱性
可用于中和胃酸
(36)
镁铝合金质量轻、强度大
可用作高铁车厢材料
(37)
Fe具有还原性
防止食品氧化变质
(38)
Fe2O3是红棕色粉末
作红色颜料
(39)
FeCl3溶液中Fe3+水解生成氢氧化铁胶体,具有吸附性
可用作净水剂(混凝剂)
(40)
K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体
K2FeO4作新型净水剂
(41)
Fe(OH)3胶体能产生丁达尔效应
区别溶液和胶体
(42)
Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2
FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
(43)
CuSO4使蛋白质变性
误服CuSO4溶液,喝蛋清或豆浆解毒
(44)
粗锌与稀硫酸形成原电池
粗锌与稀硫酸反应制氢气比纯锌快
(45)
铁、锌形成原电池,铁作原电池的正极被保护
在海轮外壳上装若干锌块以减缓其腐蚀
(46)
铁与电源负极相连,铁被保护
铁闸门与外接电源负极相连,保护铁闸门
(47)
BaSO4不溶于水,不与胃酸反应
在医疗上进行胃部造影前,BaSO4作患者服用的“钡餐”
(48)
碘化银作晶核,聚集水蒸气形成液滴
人工降雨
(49)
干冰升华吸收大量的热
人工降雨
(50)
液氨汽化吸收大量的热
制冷剂
二、化学与生产生活、医疗健康
1.饮食中的有机物
(1)糖类(C、H、O):如葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉,葡萄糖和果糖属于单糖不能水解;淀粉和纤维素(C6H10O5)n中的n值不同,不属于同分异构体。
(2)油脂(C、H、O):包含植物油、动物脂肪,油脂水解的产物是高级脂肪酸和甘油,油脂不属于高分子化合物。
(3)蛋白质(C、H、O、N等):如鸡蛋、牛奶、鱼、肉,蛋白质水解的最终产物是氨基酸。
(4)维生素:如维生素A、C、D,维生素A属于脂溶性维生素,维生素C易溶于水,维生素D可促进人体钙的吸收。
(5)微量元素:如铁、锌、硒、碘,缺铁造成贫血;缺锌导致发育不良、抵抗力差;缺碘造成大脖子病;硒是人体必需的微量元素,但不宜摄入过多。
2.物质在生产、生活、医药中的用途
(1)医用酒精中乙醇的体积分数为75%,医用酒精可使蛋白质变性,因而用于消毒。
(2)福尔马林是35%~40%的甲醛水溶液,可以使蛋白质变性,是良好的杀菌剂,常作为浸制生物标本的溶液(不可用于食品保鲜)。
(3)蛋白质受热变性,所以加热能杀死病毒。
(4)生理盐水指的是0.90%的氯化钠溶液,一般用于静脉注射、冲洗隐形眼镜和鼻腔等。
(5)硅胶能吸收水分,可用作袋装食品干燥剂。
(6)硅是常用的半导体材料,可用作太阳能电池板。
(7)二氧化硅导光能力强,并且有硬度和柔韧度,可制作光导纤维。
(8)氢氟酸4HF+SiO2=2H2O+SiF4↑,用于氢氟酸雕刻玻璃。
(9)二氧化氯具有较强的氧化性,可用于自来水的杀菌消毒。
(10)次氯酸盐具有强氧化性,可作杀菌消毒剂,还可作漂白剂。
(11)碘酸钾在常温下稳定,加碘食盐中的含碘物质。
(12)氮气化学性质稳定,可用作保护气。
(13)浓氨水具有挥发性和还原性,用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气。
(14)草木灰和硫酸铵反应生成氨气,使肥效降低草木灰和硫酸铵不能混合施用。
(15)二氧化硫与氧气反应二氧化硫,可用作葡萄酒的食品添加剂。
(16)氦气化学性质稳定、密度小,可用于填充飞艇、气球。
(17)钠具有较强的还原性,可用于冶炼钛、锆、铌等金属。
(18)NaHCO3受热分解生成CO2,能与酸反应可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂。
(19)Na2CO3水解使溶液显碱性,用热的纯碱溶液洗去油污。
(20)Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2,可用作供氧剂。
(21)肥皂水显碱性,肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂。
(22)水玻璃不燃不爆,可用作耐火材料。
(23)硅酸钠的水溶液是一种无机黏合剂,盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞。
(24)锂质量轻、比能量大,可用作电池负极材料。
(25)Al具有良好的延展性和抗腐蚀性,常用铝箔包装物品。
(26)铝有还原性、与氧化铁反应放出大量的热,可用于焊接铁轨。
(27)MgO、Al2O3的熔点很高,作耐高温材料。
(28)明矾水解生成氢氧化铝胶体,具有吸附性,明矾作净水剂(混凝剂)。
(29)小苏打溶液和明矾溶液反应生成二氧化碳,可以作泡沫灭火器。
(30)明矾溶液显酸性,中国古代利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈。
(31)Al(OH)3有弱碱性,可用于中和胃酸。
(32)镁铝合金质量轻、强度大,可用作高铁车厢材料。
(33)Fe具有还原性,可用于防止食品氧化变质。
(34)Fe2O3是红棕色粉末,可用作红色颜料。
(35)Fe2(SO4)3水解生成氢氧化铁胶体,具有吸附性,可用作净水剂(混凝剂)。
(36)K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体,可用作新型净水剂。
(37)CuSO4使蛋白质变性误服CuSO4溶液,喝蛋清或豆浆解毒。
(38)铁与电源负极相连,铁被保护铁闸门与外接电源负极相连,保护铁闸门。
(39)BaSO4不溶于水,不与胃酸反应,在医疗上进行胃部造影前,BaSO4用作患者服用的“钡餐”。
(40)蚕丝(或羊毛)灼烧时有烧焦羽毛的气味,灼烧法可以区别蚕丝(或羊毛)和人造纤维
(41)聚乙烯性质稳定、无毒,聚氯乙烯有毒,则聚乙烯可作食品包装袋,聚氯乙烯不能
(42)植物油中含有碳碳双键,能发生加成反应,植物油氢化制人造奶油
(43)聚四氟乙烯具有抗酸、抗碱、抗各种有机溶剂的特点,可用于厨具表面涂层
(44)甘油具有吸水性,可作护肤保湿剂
(45)淀粉遇碘显蓝色,可以用于鉴别淀粉与其他物质(如蛋白质、木纤维等)
(46)食醋与碳酸钙反应生成可溶于水的醋酸钙,可以用食醋除水垢
(47)阿司匹林显酸性,服用阿司匹林出现水杨酸反应时,用NaHCO3溶液解毒
(48)乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,可用高锰酸钾溶液鉴别乙烯和甲烷
(49)乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯,烧菜时加入醋和料酒可提香
(50)油脂在碱性条件下水解为高级脂肪酸盐和甘油,可制肥皂
三、化学与材料
1.有机高分子材料
(1)塑料:塑料的主要成分是合成树脂。常见的有热塑性塑料如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯。热固性塑料,如酚醛树脂。
(2)纤维:天然纤维包括纤维素(棉花、麻)、蛋白质(蚕丝、羊毛)等。合成纤维包括腈纶、涤纶、锦纶、尼龙等。
(3)橡胶:天然橡胶是异戊二烯的聚合物,是线型高分子,合成橡胶有丁苯橡胶、氯丁橡胶等。
2.无机非金属材料
(1)玻璃:普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英,其成分为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2等熔化在一起得到的物质,是混合物。
(2)水泥:硅酸盐水泥原料为石灰石和黏土,成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。
(3)陶瓷:陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料,制备原料为黏土。
(4)硅材料:晶体硅是重要的半导体材料,光导纤维的主要成分是二氧化硅。
3.金属材料:
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
(1)黑色金属又称钢铁材料,包括杂质总含量<0.2%及含碳量不超过0.0218%的工业纯铁,含碳0.0218%~2.11%的钢,含碳大于 2.11%的铸铁。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
(2)有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等,有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。
(3)特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料,以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
4.半导体材料
(1)传统半导体材料(Si):光感电池、太阳能电路板、计算机芯片等。
(2)新型半导体材料:GaN、GaAs、InSb、InN等等。
四、(一)氧化还原反应基本概念易混点
(1)有单质参加或生成的化学反应,不一定是氧化还原反应,如3O22O3。
(2)某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原,也不一定被氧化。因为元素处于化合态时,其化合价可能为正,也可能为负。若元素由负价变为0价,则其被氧化,若元素由正价变为0价,则其被还原。
(3)在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂,大部分非金属单质往往既具有氧化性又具有还原性,只是以氧化性为主。如在反应Cl2+H2OHCl+HClO中,Cl2既表现氧化性又表现还原性。
(4)物质氧化性或还原性的强弱取决于其所含元素原子得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关。
(5)含有最高价元素的化合物不一定具有强氧化性。如HClO4中Cl为+7价(最高价态),HClO中Cl为+1价,而实际上HClO4的氧化性没有HClO的强。
(6)在氧化还原反应中,一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原,有许多反应是一种元素既被氧化又被还原。如在反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑中,Na2O2中氧元素的化合价既升高又降低。
(二)识记常见氧化剂、还原剂及产物预测
(1)常见的氧化剂及还原产物预测
氧化剂
还原产物
KMnO4
Mn2+(酸性);MnO2(中性);MnO(碱性)
K2Cr2O7(酸性)
Cr3+
浓硝酸
NO2
稀硝酸
NO
X2(卤素单质)
X-
H2O2
OH-(碱性);H2O(酸性)
Na2O2
NaOH(或Na2CO3)
NaClO(或ClO-)
Cl-、Cl2
NaClO3
Cl2、ClO2
PbO2
Pb2+
(2)常见的还原剂及氧化产物预测
还原剂
氧化产物
Fe2+
Fe3+(酸性);Fe(OH)3(碱性)
SO2(或H2SO3、SO)
SO
S2-(或H2S)
S、SO2(或SO)、SO
H2C2O4
CO2
H2O2
O2
I-(或HI)
I2、IO
CO
CO2
金属单质(Zn、Fe、Cu等)
Zn2+、Fe2+(与强氧化剂反应生成Fe3+)、Cu2+
五、“六查法”突破离子方程式的正误判断
1.“一查”是否符合反应事实
看是否符合客观事实。如Fe和稀盐酸反应的离子方程式写成2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑是错误的,Fe和稀盐酸反应生成Fe2+。
举例
判断并改正
①铁与稀硫酸反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
错误,Fe+2H+===Fe2++H2↑
②铜与稀硝酸反应:
Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O
错误,
3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O
③电解饱和食盐水:2Cl-+2Na+2Na+Cl2↑
错误,2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
④KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应:
3ClO-+2Fe(OH)3===2FeO+3Cl-+4H++H2O
错误,
3ClO-+4OH-+2Fe(OH)3 ===2FeO+3Cl-+5H2O
2.“二查”电解质拆分是否正确
离子方程式的正误判断中,常常设置物质是否能“拆分”陷阱,氧化物、弱电解质、沉淀、多元弱酸的酸式酸根(HSO除外)在离子方程式中均不能拆分。在复习时,应熟记常见的弱电解质、溶解度表及常见多元弱酸的酸式酸根。
a.弱酸的酸式酸根离子不能拆开,如HCO、HS-、HSO等;
b.强酸的酸式酸根离子(如HSO)在水溶液中写成拆分形式,如NaHSO4应写成Na+、H+和SO;而NaHSO4在熔融状态下HSO不能拆开,应写成Na+和HSO。
c.微溶物出现在反应物中时,澄清溶液可以拆,悬浊液不可拆;微溶物出现在生成物中时当沉淀处理,
不可拆。如澄清石灰水与盐酸反应的离子方程式:H++OH-===H2O;用石灰乳制漂白粉的离子方程式:Ca(OH)2+Cl2===Ca2++Cl-+ClO-+H2O。
d.氨水作为反应物,书写成NH3·H2O;氨水作为生成物,若有加热条件或在浓溶液中生成,则书写成NH3↑+H2O,若无加热条件或在稀溶液中生成,则书写成NH3·H2O。
举例
判断并改正
①实验室制取氯气:
MnO2+4HClMn2++Cl2↑+2H2O+2Cl-
错误,
MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
②氯气和水反应:
Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
错误,Cl2+H2OH++Cl-+HClO
③过氧化钠和水反应:
2Na++O+2H2O===4Na++4OH-+O2↑
错误,
2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑
④碳酸氢钠溶液与盐酸反应:
CO+2H+===CO2↑+H2O
错误,
HCO+H+===CO2↑+H2O
⑤醋酸与碳酸钙反应:
2H++CaCO3===Ca2++H2O+CO2↑
错误,
2CH3COOH+CaCO3===2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑
3.“三查”是否满足三守恒
离子方程式除符合质量守恒外,还应符合电荷守恒,做题时往往只注意质量守恒,而忽略电荷守恒,这也是命题者经常设置的“陷阱”。若是氧化还原反应,还要符合电子守恒。
举例
判断并改正
①钠和水反应:Na+H2O===Na++OH-+H2↑
错误,2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
②铜与氯化铁溶液反应:
Cu+Fe3+===Fe2++Cu2+
错误,Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+
③铝与氢氧化钠溶液反应:
Al+2OH- + 2H2O ===[Al(OH)4]—+H2↑
错误,
2Al+6H2O+2OH-===2[Al(OH)4]—+3H2↑
4.“四查”“===”“”“↓”“↑”是否使用恰当
用饱和FeCl3溶液制备胶体:
Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+
错误,
Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
NaHCO3溶液因水解呈碱性:
HCO+H2O===H2CO3+OH-
错误,HCO+H2OH2CO3+OH-
向NH4Cl溶液中滴入烧碱溶液并加热:
NH+OH-NH3·H2O
错误,NH+OH-NH3↑+H2O
5.“五查”反应物的用量:如过量、少量、足量、等物质的量等
在离子方程式正误判断中,做题时往往忽略相对量的影响,命题者往往设置“离子方程式正确,但不符合相对量”的陷阱。突破“陷阱”的方法一是审准“相对量”的多少,二是看离子反应是否符合该量。
①看反应物或产物的配比是否正确。如稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应,不能写成H++OH-+SO+Ba2+===BaSO4↓+H2O,应写成2H++2OH-+SO+Ba2+===BaSO4↓+2H2O。
②看是否符合题设条件的要求。如过量、少量、等物质的量、适量、任意量以及滴加顺序等对反应产物的影响。如向溴化亚铁溶液中通入少量Cl2的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;向溴化亚铁溶液中通入过量Cl2的离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++6Cl-+2Br2。
氢氧化钡溶液与稀硫酸反应:
Ba2++OH-+H++SO===BaSO4↓+H2O
错误,
Ba2++2OH-+2H++SO===BaSO4↓+2H2O
向FeBr2溶液中通入等量Cl2:
2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-
错误,2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-
6.“六查”是否漏掉离子反应
如Ba(OH)2溶液与CuSO4溶液反应,既要写Ba2+与SO生成BaSO4沉淀,又不能漏掉Cu2+与OH-生成Cu(OH)2沉淀。
氢氧化钡溶液与硫酸铜溶液反应:
Ba2++SO===BaSO4↓
错误,
Ba2++2OH-+Cu2++SO===BaSO4↓+Cu(OH)2↓
(NH4)2SO4与Ba(OH)2反应:
Ba2++SO===BaSO4↓
错误,
Ba2++2OH-+2NH+SO===BaSO4↓+2NH3·H2O
六、两个方面突破离子共存问题
1.判断离子能否大量共存的“四个要点”:一色、二性、三特殊、四反应。
(1)一色——溶液颜色
离子
Cu2+
Fe3+
Fe2+
MnO
溶液颜色
蓝色
棕黄色
浅绿色
紫红色
(2)二性——溶液的酸碱性
①在强酸性溶液中,OH-及弱酸根阴离子(如CO、ClO-、SO、S2-、CH3COO-等)不能大量存在。
②在强碱性溶液中,H+及弱碱阳离子(如NH、Al3+、Cu2+、Mg2+、Zn2+、Fe3+等)不能大量存在。
③如HCO、HS-、HSO、HPO、H2PO等,在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。
(3)三特殊——三种特殊情况:
①[Al(OH)4]—与HCO不能大量共存:[Al(OH)4]—+HCO===Al(OH)3↓+CO+H2O
②“NO+H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-、SO等还原性的离子发生氧化还原反应而不能大量共存。
③NH与CH3COO-、CO,Mg2+与HCO等组合中,虽然两种离子都能水解且水解相互促进,但总的水解程度仍很小,它们在溶液中仍能大量共存。
(4)四反应——四种反应类型
反应类型
复分解
反应
生成沉淀
离子
不能大量共存的离子
Ba2+、Ca2+
SO、CO、SO、SiO、PO等
Ag+
Cl-、Br-、I-、SO、CO、PO、S2-等
H+
[Al(OH)4]—、SiO等
S2-
Zn2+、Fe2+、Pb2+、Cu2+、Ag+等
CO
Ba2+、Ca2+、Mg2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+、Fe2+、Ag+等
OH-
Mg2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Zn2+等
[Al(OH)4]—
H+、HCO、HSO等
生成气体及易挥发性物质
H+
弱酸阴离子(CO、HCO、SO、HSO、S2-、HS-等)
OH-
NH、HCO、HSO、HS-等
生成弱电解质
H+
OH-、ClO-、F-、CH3COO-等
氧化还原反应
(能反应的打“√”,不能反应的打“×”)
S2-
SO
I-
Fe2+
Br-
Cl-
MnO(H+)
√
√
√
√
√
√
ClO-
√
√
√
√
√
√(酸性)
NO(H+)
√
√
√
√
—
—
Fe3+
√
√
√
×
×
×
相互促进的水解反应
①Al3+与CO、HCO、S2-、HS-、[Al(OH)4]—、SiO。
②Fe3+与CO、HCO、[Al(OH)4]—、SiO。
配合反应
Fe3+与SCN-;Ag+与NH3·H2O不能大量共存
2.离子共存判断题中常见的限制条件
限制条件
分析解读
无色溶液
有色离子不能大量共存(透明溶液可能含有色离子)
使甲基橙呈红色或pH=1
溶液显酸性,OH-及弱酸的酸根离子不能大量共存
遇酚酞呈红色或pH=13
溶液呈碱性,H+及弱碱的阳离子、弱酸的酸式酸根离子不能大量共存
与Al反应放出H2
溶液可能显酸性,也可能显强碱性,显酸性时不能含NO
由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1
溶液可能显酸性,也可能显碱性
通入足量的CO2(或NH3)
溶液呈酸性(或碱性)
因发生氧化还原反应而不能大量共存
能发生氧化还原反应的氧化性离子和还原性离子不能大量共存
“一定”“可能”还是“不能”大量共存
确定是“可能性”还是“肯定性”
加水稀释,减小
说明该溶液呈酸性[稀释的是溶质,溶质c(H+)减小,而c(OH-)增大]
某溶液的lg =12
该溶液呈酸性
七、常见离子检验的特征反应及注意事项
1.常见阳离子的检验
注意:NaOH溶液可以同时鉴别出若干种阳离子,包括Al3+、Fe3+、Fe2+、Cu2+、NH、Mg2+等多种离子,在阳离子鉴别中,NaOH溶液是一种应用较广的试剂。若先使用NaOH溶液(必要时可加热)检验出几种离子,再用其他方法鉴别用NaOH溶液鉴别不出来的离子,整个问题可以较快解决。
2.常见阴离子的检验
注意:①AgNO3溶液与稀硝酸、BaCl2溶液与稀盐酸这两组试剂,可以鉴别出若干种阴离子,是阴离子鉴别最常用的试剂组合。一般说来,若待检的若干种离子中有SO,最好先用BaCl2溶液和盐酸这组试剂,检出包括SO在内的一些离子,其他离子再用AgNO3溶液与稀硝酸等去鉴别。
②为了检验某盐中含SO或CO,可以直接加酸(非氧化性酸,如盐酸),根据放出气体的气味等特征现象判断气体是CO2或SO2,进而确定物质中含CO或SO。
③灵活运用阴离子检验的知识,有时可以解决某些阳离子的鉴别问题。例如,在一定条件下,可考虑用卤素离子(如Cl-)检出Ag+,用SO检出Ba2+。
(3)依据显示特殊颜色检验或推断。
①
② 有机层(下层)
③I- 溶液变蓝,表明有I-
八、常见物质的转化关系
1.钠及其化合物的转化关系
2.铁及其化合物的转化关系
3.氯及其化合物的转化关系
4.硫及其化合物的转化关系
5.氮及其化合物的转化关系
九、工艺流程图大题技巧总结
(一)原料的预处理的方法与作用
方法
作用
粉碎或研磨
减小固体的颗粒度,增大固体与液体、气体间的接触面积,增大反应速率
灼烧、焙烧、煅烧
除去可燃性杂质;使原料初步转化为下一步可溶解的物质(氧化物等)
水浸
与水接触反应或溶解,分离可溶物与难溶物
酸浸
与酸反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去
碱浸
除去油污;溶解铝(氧化铝)、二氧化硅;调节pH促进水解(金属离子的沉淀)
(二)反应条件的控制
1.控制溶液的酸碱性(pH)
(1)增强物质的氧化性、还原性,调节离子的水解程度。
(2)通过控制溶液的pH可以除去某些金属离子。
①若要除去溶液中含有的Fe3+、Al3+,可调节溶液的pH使之转变为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。[若有Fe2+,通常需先用氧化剂(H2O2等)把Fe2+氧化为Fe3+]
②调节pH所利用的物质一般应满足能与H+反应,使溶液pH增大和不引入新杂质两点需求。例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
2.控制反应的温度
(1)调节化学反应速率。
(2)调节平衡移动方向。
(3)控制固体的溶解与结晶,如趁热过滤能防止某物质降温时析出。
(4)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。
(5)防止或实现某物质水解或分解。
(6)防止副反应的发生。
3.调节反应物的浓度
(1)通过控制反应物的浓度,控制反应的类型,有利于目标反应的进行。
(2)根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡向利于目标产物生成的方向进行。
(3)反应物过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操作带来除杂问题。
(三)有关沉淀分离操作的规范解答
1.洗涤沉淀的目的
(1)若滤渣是所需的物质,洗涤的目的是除去晶体表面的可溶性杂质,得到更纯净的沉淀物。
(2)若滤液是所需的物质,洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣,把有用的物质如目标产物尽可能洗出来。
2.常用洗涤剂
(1)蒸馏水:主要适用于除去沉淀吸附的可溶性杂质。
(2)冷水:除去沉淀中的可溶性杂质,降低沉淀在水中的溶解度而减少沉淀损失。
(3)沉淀的饱和溶液:减小沉淀的溶解。
(4)有机溶剂(酒精、丙酮等):适用于易溶于水的固体,既减少了固体溶解,又利用有机溶剂的挥发性,除去固体表面的水分,产品易干燥。
3.沉淀洗涤的答题规范
沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液,使洗涤液完全浸没沉淀或晶体,待洗涤液流尽后,重复操作2~3次。4.沉淀是否洗净的答题规范
取少量最后一次洗涤液于一洁净的试管中,加入××试剂(必要时加热,如检验NH),不产生××沉淀、溶液不变××色或不产生××气体,说明沉淀已经洗涤干净。
(四)pH的调控
1.需要的物质:含主要阳离子(不引入新杂质即可)的难溶性氧化物或氢氧化物或碳酸盐,即能与H+反应,使pH增大的物质如MgO、Mg(OH)2等类型的物质。
2.原理:加入的物质能与溶液中的H+反应,降低了H+的浓度
3.pH控制的范围:杂质离子完全沉淀时pH值-主要离子开始沉淀时pH,注意端值取等。
4.控制pH的目的:
(1)pH调小:抑制某离子水解;防止某离子沉淀
(2)pH调大:确保某离子完全沉淀;防止某物质溶解等。
(3)控制反应的发生,增强物质的氧化性或还原性,或改变水解程度。
5.控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀的原理,例如:
(1)Fe3+溶液中存在水解平衡:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入CuO后,溶液中H+浓度降低,平衡正向移动,Fe(OH)3越聚越多,最终形成沉淀。
(2)如若要除去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+,先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调溶液的pH。
调节pH所需的物质一般应满足两点:能与H+反应,使溶液pH增大;不引入新杂质。例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
(3)PH控制的范围:大于除去离子的完全沉淀值,小于主要离子的开始沉淀的PH。
6.“酸作用”还可除去氧化物(膜)。
7.“碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等。
8.特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)。
大单元二 化学综合实验
一、实验基础操作:
1、球形干燥管的创新使用
装置图
解读
尾气吸收装置
①可用于一般尾气的吸收,如内盛碱石灰,可吸收HCl、Cl2、SO2等(如图a);②可用于防倒吸装置,如极易溶于水的HCl、NH3等(如图b)
气体检验装置
干燥管中盛无水CuSO4时,可用于水蒸气的检验,如图c
辅助测定气体,防止外界因素干扰
定量测定气体时,有时需要考虑空气中的成分对测定产生的影响,所以在测定装置后,需接一个干燥管,目的是防止空气中的CO2、水蒸气对定量测定产生干扰,如图d
简易的发生装置
类似启普发生器原理,通过调节活塞,进而使产生的气体调控液面高度而决定反应是否继续,如图e
过滤装置
可用于水的净化等较简单的过滤,如图f
2.平衡气压装置
橡胶管a的作用是平衡气压,便于液体顺利流下,在定量测量气体体积时还可以减小实验误差,支管b也具备平衡气压的作用。
3、其他“多器一用”装置
(1)可用于冷凝或冷却的装置。
(2)可用于气体干燥或除杂的装置。
(3)防倒吸装置。
①简述装置乙防倒吸的原理:HCl不溶于CCl4,会从CCl4层中逸出被水层吸收,导管口附近气压不会减小,不会引起倒吸。
②装置乙中不能(填“能”或“不能”)用苯代替CCl4。
(4)防堵塞安全装置。
(5)防污染安全装置。
①实验室制取Cl2时,尾气的处理可采用b装置。
②制取CO时,尾气的处理可采用a、c装置。
③制取H2时,尾气的处理可采用a、c装置。
4.药品的存放
选择
瓶塞
存放一般试剂可用玻璃塞,但存放碱及碱性物质需用软木塞或橡胶塞
存放强氧化性物质(如KMnO4、Br2、H2O2、浓硫酸、浓硝酸等)及有机物(如苯、四氯化碳、汽油、乙醚等)不可用橡胶塞
选择
颜色
无色试剂瓶存放一般试剂
棕色试剂瓶存放见光或受热易分解的药品,并置于阴凉处,如浓硝酸、AgNO3、卤化银、氯水、溴水、碘水等
选择
瓶口
固态药品要放在广口瓶中
液态试剂一般要放在细口瓶中
注意:(1)易与空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳等起反应的药品应隔绝空气保存。如钾、钠应浸在煤油中;白磷放在水中,使之与空气隔绝。
(2)易潮解、挥发、吸水的药品应密封保存。如固体NaOH、浓盐酸、浓硫酸等。
(3)液态溴有毒且易挥发,应贮存于细口瓶中,加水封,加盖玻璃塞(不能用橡胶塞),并放置于阴凉处。
(4)易挥发、着火的药品应密封保存并放置于阴凉处,远离火源。如乙醇、乙醚、苯等。
(5)盛放药品的器皿不能与所盛药品反应。如氢氟酸保存在塑料瓶中或铅制器皿中。
5.试纸的使用
(1)试纸不能(填“能”或“不能”)浸入溶液中;测溶液的pH时,pH试纸不能(填“能”或“不能”)润湿,润湿不一定(填“一定”或“不一定”)有误差。
(2)常用试纸类型及其作用。
红色石蕊试纸
定性检验碱性溶液
蓝色石蕊试纸
定性检验酸性溶液
pH试纸
定量检验溶液酸碱性的强弱
淀粉KI试纸
检验Cl2等具有强氧化性的物质
品红试纸
检验SO2等具有漂白性的物质
(3)使用方法。
①检验溶液:取一小块试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液体,点在试纸中部,观察试纸的颜色变化(若是测定pH,等试纸变色后,与标准比色卡对照读数)。
②检验气体:先用蒸馏水把试纸润湿,再用镊子夹取或粘在玻璃棒的一端,然后放在集气瓶口或导管口处,观察试纸的颜色变化。
pH试纸使用时的注意事项
(1)pH试纸不能测定具有漂白性、强氧化性试剂的pH。如不能测定氯水或“84”消毒液的pH。
(2)pH试纸只能读出整数,为得到精确数值,可以用pH计。
6、常见实验事故的处理。
实验事故
处理方法
碱液洒在皮肤上
立即用大量水冲洗,然后涂上1%的硼酸溶液
酸液洒在皮肤上
立即用大量水冲洗,然后用3%~5%的NaHCO3溶液冲洗
误食重金属盐
服用大量牛奶、蛋清或豆浆
水银洒在桌面上
尽量回收,再用硫粉覆盖
酸液溅到眼中
立即用大量水冲洗,边洗边眨眼睛
酒精等有机物在实验台上着火
用湿抹布或沙土盖灭
液溴、苯酚沾在皮肤上
立即用酒精擦洗
金属钠、钾等着火
不能用泡沫灭火器、干粉灭火器和水扑灭,要用沙土盖灭
7、常见混合物的除杂(或提纯)
(1)常见物质的俗名与化学式
物质
俗名
物质
俗名
Na2CO3
纯碱、苏打
CaSO4·1/2H2O
熟石膏
NaHCO3
小苏打
KOH
苛性钾
CuSO4·5H2O
胆矾
NaOH
烧碱、火碱、苛性钠
FeSO4·7H2O
绿矾
CO2(固态)
干冰
KAl(SO4)2·12H2O
明矾
CH3CH2OH
酒精
CaCO3
石灰石、大理石
C6H12O6
葡萄糖或果糖
CaO
生石灰
C12H22O11
蔗糖或麦芽糖
Ca(OH)2
熟石灰、消石灰
(C6H10O5)n
淀粉或纤维素
CaSO4·2H2O
石膏或生石膏
CO(NH2)2
尿素
(2)常见物质的主要成分与性质
物质
主要成分
性质或用途
福尔马林
甲醛的水溶液
具有防腐性,保存动物的标本
水玻璃
Na2SiO3的水溶液
玻璃胶,木材防火剂
氯水
Cl2的水溶液
具有漂白性、杀菌性
氨水
NH3的水溶液
具有碱性,制氮肥
漂白粉
Ca(ClO)2和CaCl2的混合物
具有漂白性、杀菌性
(3)气体干燥净化装置。
项目
液态干燥剂
固态干燥剂
固体,加热
使用装置
选用干燥剂
或药品
浓硫酸
无水氯化钙(中性)
碱石灰
除杂试剂(Cu、CuO)
可干燥气体
H2、O2、Cl2、SO2、
CO2、CO、CH4、N2等
H2、O2、Cl2、SO2、
CO、CO2、CH4等
H2、O2、CO、
N2、CH4、NH3等
可除去O2、
H2、CO等
不能干
燥气体
NH3、HBr、HI、H2S等
NH3
Cl2、SO2、CO2、
NO2、HCl等
—
(4)气体的收集方法
根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置:
收集方法
收集气体的类型
收集装置
可收集的气体(举例)
排水法
难溶于水或微溶于水,且不与水反应的气体
O2、H2、NO、CO、C2H2、C2H4、Cl2(饱和NaCl溶液)、CO2(饱和 NaHCO3 溶液)等
排空
气法
向上排
空气法
密度大于空气且不与空气中的成分反应
Cl2、SO2、NO2、CO2
向下排
空气法
密度小于空气且不与空气中的成分反应
H2、NH3、CH4
(5)尾气的处理
(1)原因:有些气体有毒或有可燃性,任其逸散到空气中,会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。
(2)处理方法:一般根据气体的相关性质,使其转化为非气态物质或无毒物质,如酸性有毒气体用碱溶液吸收,可燃性气体用点燃等措施。实验室中常见有毒气体的处理方法如下表:
Cl2
SO2
NO2
H2S
HCl
NH3
CO
NO
NaOH溶液
CuSO4溶液或NaOH溶液
水
水或浓硫酸
点燃
与O2混合后通入NaOH溶液
(3)尾气处理装置。
①在水中溶解度较小的有毒气体,多数可通入盛有某种试剂的烧杯中被吸收除去(如图甲),如Cl2、NO2均可通入NaOH溶液中除去。
②某些可燃性气体可用点燃(如图乙)或转化的方法除去,如CO、H2可点燃或通过灼热的CuO除去。
③某些可燃性气体可以采用收集的方法除去(如图丙),如CH4、C2H4、H2、CO等。
④对于溶解度很大、吸收速率很大的气体,吸收时应防止倒吸,典型装置如图丁。常见的防倒吸装置还有如下改进装置(以NH3的吸收为例,未注明的液体为水)。
二、常见实验操作:
(一)检验沉淀洗涤干净的方法:
1、向漏斗中加少量蒸馏水至没过沉淀,滤干后重复操作2~3次。
2、取最后一次少量洗涤液于试管中,加入SO的溶液,若没有白色沉淀生成,说明沉淀已经洗涤干净。如果没有沉淀产生,证明沉淀已经洗涤干净。(如沉淀吸附有Ba2+,就加入SO )
(二)滴定终点操作:
当滴入最后半滴某某溶液后,溶液恰好由某色变为某色(或溶液褪色),且保持半分钟不变色。
(三)实验条件的控制
(1)排气方法
为了防止空气中的O2、CO2、水蒸气等干扰实验,常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气;有时也可充分利用反应产物气体(如氨气、氯气、二氧化硫)等排尽装置中的空气。
(2)控制气体的流速及用量
①用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。
②观察气泡,控制气流速度,如图甲,可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶3的混合气体。
③平衡气压,如图乙,用长玻璃管平衡气压,防堵塞。
(3)压送液体
根据装置的密封性,让反应生成气体或消耗气体,产生压强差,将液体压入或倒流入另一反应容器。
(4)温度控制
①控制低温的目的:减少某些反应物或产物分解,如H2O2、NH4HCO3等;减少某些反应物或产物挥发,如盐酸、氨水等;防止某些物质水解,避免副反应发生等。
②采取加热的目的:加快反应速率或使平衡移动,加速溶解等。
③常考的温度控制方式:
a.水浴加热:均匀加热,反应温度在100 ℃以下。
b.油浴加热:均匀加热,反应温度在100~260 ℃之间。
c.冰水冷却:使某物质液化、降低产物的溶解度;减少其他副反应,提高产品纯度等。
d.保温:如真空双层玻璃容器等。
(四).有机综合实验中三个关键点
(1)加热:酒精灯的火焰温度一般在400~500 ℃,乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精灯加热,若温度要求更高,可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。
(2)防暴沸:加沸石(碎瓷片),防止溶液暴沸,若开始忘加沸石(碎瓷片),需冷却后补加。
(3)冷凝回流:有机物易挥发,因此在反应中通常要采用冷凝回流装置,以减少有机物的挥发,提高原料的利用率和产物的产率。如图1、图3中的冷凝管,图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。
三、常见气体的发生装置和创新装置。
(一)根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置:
①固体+固体气体(适用于O2、NH3、CH4等)。
②固(或液)体+液体气体(适用于Cl2、C2H4、NH3等)。
③固体+液体气体(适用于H2、O2、NH3、C2H2、CO2等)。
(二)物质的分离、提纯
1.物质分离、提纯常用的物理方法及装置
(1)固体与液体的混合物
方法
装置或主要仪器
适用条件
实例
说明
过滤
难溶固体与液体混合物
碳酸钙悬浊液、泥水等
①一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;
②二低:滤纸边缘低于漏斗边缘,液面低于滤纸边缘;
③三靠:烧杯紧靠玻璃棒,玻璃棒轻靠三层滤纸处,漏斗下端紧靠烧杯内壁
蒸发结晶
溶质的溶解度受温度变化影响较小
从NaCl溶液中提取NaCl晶体
NaHCO3、FeCl3、Na2SO3等的水溶液在加热蒸干后得不到原来的溶质
(2)固体与固体的混合物
方法
适用条件
实例
说明
溶解、
过滤
在某种试剂中一种可溶而另一种溶剂中不溶的固体混合物的分离
碳酸钠和碳酸钙
沉淀的洗涤方法是沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水至淹没沉淀,静置,待液体全部流下,再重复操作2~3次,然后通过检验洗涤液(滤液),判断是否洗净
结晶
用于溶解度随温度变化相差较大的可溶性固体混合物的分离
除去KNO3中混有的少量NaCl
若结晶一次纯度达不到要求,则需要重复进行一次,称为重结晶
升华
分离某种组分易升华的混合物
分离I2和NaCl固体
应与物质的分解反应相区分,如:NH4ClNH3↑+HCl↑
(3)液体与液体的混合物
方法
萃取、分液
蒸馏
装置或主要仪器
适用条件
分离两种互不相溶且易分层的液体
分离沸点相差较大且互溶的液体混合物
实例
分离CCl4和水等
分离酒精和水
说明
萃取:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来。
①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大;
②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶;
③萃取剂与溶质不反应;
④常用的萃取剂是苯或CCl4,一般不用酒精作萃取剂。
例如,提取碘水中的碘,分液前要先萃取。分液时下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出
①温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处;
②蒸馏烧瓶中要加沸石或碎瓷片,目的是防止暴沸;
③冷凝管水流方向为下口进,上口出
(4)重结晶
仪器
酒精灯、烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台
适用范围
分离、提纯溶解度受温度影响差别较大的溶质(如苯甲酸的提纯)
(5)升华
适用范围
分离某种组分易升华的固体混合物
注意事项
被提纯物质沸点较高且不易分解,如NaCl固体中的I2可用该方法,但NH4Cl固体中的I2不能用升华的方法分离
(6)渗析
适用范围
分离提纯胶体与小分子(或离子)组成的混合液
注意事项
要不断更换烧杯中的蒸馏水(或用流动水)以提高渗析效果
2.依据物理性质选择分离、提纯的方法
(1)“固+固”混合物的分离(提纯)
(2)“固+液”混合物的分离(提纯)
(3)“液+液”混合物的分离(提纯)
3.分离、提纯的创新装置
(1)过滤装置的创新——抽滤
由于水流的作用,使图1装置a、b中气体的压强减小,故使过滤速率加快。
(2)蒸馏装置的创新
图2由于冷凝管竖立,使液体混合物能冷凝回流,若以此容器作反应容器,可使反应物能循环利用,提高了反应物的转化率。
(3)冷凝装置的创新:
图示装置由于冷凝管竖立,使液体混合物能冷凝回流,若以此容器作反应容器,可减少反应物的损失,提高反应物的转化率。
(4)洗气装置的创新——双耳球吸收法
由于双耳球上端球形容器的容积较大,能有效地防止倒吸。故该装置既能除去气体中的气态杂质,又能防止倒吸。
4.物质分离、提纯常用的化学方法
方法
原理
举例
沉淀法
将杂质离子转化为沉淀
如Cl-、SO、CO及能形成弱碱的阳离子,如Mg2+、Cu2+等,可加入适当的沉淀剂,使离子生成沉淀,过滤除去。
气化法
将杂质离子转化为气体
CO、HCO、SO、HSO、NH等与H+或OH-反应生成气体除去
杂转纯法
将杂质转化为需要提纯的物质
杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂),如FeCl2和FeCl3、同一种酸的正盐与酸式盐(用酸、酸性氧化物或碱),如Na2CO3和NaHCO3
氧化还原法
用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧化性)的杂质
如用酸性KMnO4除去CO2中的SO2,用热的铜粉除去N2中的O2
热分解法
用加热法除去固体混合物中易分解的物质
如除去NaCl中的NH4Cl等
酸碱溶解法
利用物质与酸或碱溶液混合后的差异进行分离
如用过量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的Al2O3,用盐酸除去SiO2中的CaCO3。
电解法
利用电解原理分离和提纯物质
含杂质的金属作阳极、纯金属(M)作阴极,含M的盐溶液作电解质溶液。如电解精炼铜,将含杂质的粗铜作阳极,精铜作阴极,电解液为含铜离子的溶液。
洗气法
将气体混合物通过洗气装置而除去杂质气体
如将混合气体通过盛饱和食盐水的洗气瓶除去Cl2中的少量HCl
水解法
利用水解反应原理除去杂质
如可用CuO、Cu(OH)2等除去CuCl2溶液中的FeCl3
5.常见物质的除杂试剂或方法
(1)除杂(或提纯)。
原物质
所含杂质
除杂试剂
操作方法
N2
O2
灼热的铜丝网
用固体转化气体
CO2
H2S
CuSO4溶液
洗气
CO
CO2
NaOH溶液
洗气
CO2
CO
灼热的CuO
用固体转化气体
CO2
HCl
饱和NaHCO3溶液
洗气
H2S
HCl
饱和NaHS溶液
洗气
SO2
HCl
饱和NaHSO3溶液
洗气
CO2
SO2
饱和NaHCO3溶液
洗气
Cl2
HCl
饱和NaCl溶液
洗气
CH4
CH2=CH2
溴水
洗气
乙烯
SO2、H2O
碱石灰
加固体转化法
乙烷
CH2=CH2
溴水
洗气
溴苯
Br2
稀NaOH溶液
分液
甲苯
苯酚
NaOH溶液
分液
乙醛
乙酸
饱和Na2CO3溶液
蒸馏
乙醇
水(少量)
新制CaO
蒸馏
苯酚
苯
NaOH溶液、过量CO2
分液
(2)固体的除杂(或提纯)。
原物质
所含杂质
除杂试剂
操作方法
炭粉
MnO2
浓盐酸(需加热)
过滤
MnO2
炭粉
空气
加热灼烧
炭粉
CuO
稀酸(如稀盐酸)
过滤
CuO
Fe
磁铁
磁力吸引
Al2O3
Fe2O3
NaOH溶液(过量)、CO2
过滤、灼烧
Fe2O3
Al2O3
过量NaOH溶液
过滤
Al2O3
SiO2
盐酸、氨水
过滤、灼烧
BaSO4
BaCO3
盐酸或稀硫酸
过滤
I2晶体
NaCl
—
加热升华
NaCl晶体
NH4Cl
—
加热分解
CuS
FeS
稀盐酸
过滤
Na2CO3
NaHCO3
—
加热
(3)盐溶液中的除杂(或提纯)。
原物质
所含杂质
除杂试剂
操作方法
NaHCO3溶液
Na2CO3
过量CO2
加酸转化法
NaCl溶液
NaHCO3
适量HCl
加酸转化法
FeCl3溶液
FeCl2
Cl2
加氧化剂转化法
FeCl2溶液
FeCl3
过量的Fe粉(过滤)
加还原剂转化法
KNO3溶液
NaCl
—
重结晶
Fe(OH)3胶体
FeCl3
蒸馏水(半透膜)
渗析
四、常见物质检验与鉴别
1.常见气体的检验
CO2
无色无味气体通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊
SO2
通入品红溶液,红色褪去,再加热又变红色
HCl
①可使湿润的蓝色石蕊试纸(或湿润的pH试纸)变红;
②可使蘸有浓氨水的玻璃棒产生白烟;
③通入用硝酸酸化的硝酸银溶液产生白色沉淀
NH3
(碱性气体)
①可使蘸有浓盐酸的玻璃棒产生白烟;
②可使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
H2
通过灼热氧化铜,固体由黑色变为红色,气体通过无水硫酸铜,粉末变蓝
CO
通过灼热氧化铜,固体由黑色变为红色,气体通过澄清石灰水,溶液变浑浊
NO
与O2(或空气)反应,气体由无色变为红棕色
O2
可使带火星的木条复燃
Cl2
①黄绿色、有刺激性气味;
②可使湿润的有色布条褪色;
③可使湿润的淀粉KI试纸变蓝
NO2
①红棕色、有刺激性气味;
②溶于水,溶液无色但能使紫色石蕊溶液变红;
③可使湿润的淀粉KI试纸变蓝
2.常见有机物的检验
(1)含碳碳双(三)键的有机物:能使少量溴水或酸性KMnO4溶液褪色。
(2)乙醇:将螺旋状铜丝加热至表面有黑色物质生成,迅速插入待测溶液,反复多次,可见铜丝被还原成光亮的红色,并有刺激性气味物质产生。
(3)乙醛或葡萄糖:加入银氨溶液中,水浴加热,产生银镜;或加入新制Cu(OH)2中,加热,有砖红色沉淀生成。
(4)乙酸:使石蕊溶液变红;或与Na2CO3或NaHCO3溶液反应有气泡生成;或使新制Cu(OH)2溶解得到蓝色溶液。
(5)乙酸乙酯:加入滴有酚酞的NaOH溶液,加热,红色变浅或褪去。
(6)淀粉:滴加碘水,呈蓝色。
(7)蛋白质:灼烧,有烧焦羽毛的气味;或加入浓硝酸微热,出现黄色沉淀,以此来检验含苯环的蛋白质。
3.物质鉴别的常用方法
鉴别方法
适用范围
举例
物理方法
观察法
被鉴别物质的状态、颜色等不同
如CuCl2、FeCl3与NaCl溶液;
O2与Cl2等
水溶法
被鉴别物质在水中的溶解情况不同
如Na2CO3与CaCO3
焰色试验法
某些金属或金属离子
如钾盐、钠盐的鉴别
化学方法
加热法
易分解的物质
如含HCO、NH的盐类;
结晶水合物失水等
显色法
某些离子在特定试剂中显示特殊颜色
如用石蕊、酚酞、pH试纸检验H+或OH-;利用Fe3+遇SCN-呈红色等
水溶法
被鉴别物质加水后有特殊现象
如无水CuSO4加水变蓝,CaC2加水产生气体
点燃法
可燃物的燃烧现象、产物不同
如H2在Cl2中燃烧呈苍白色火焰
指定试剂法
待鉴别物质性质存在差异性
如(NH4)2SO4、Na2SO4、NH4Cl、NaCl四种无色溶液,可选择Ba(OH)2来鉴别
限用一种试剂的物质鉴别方法:
(1)先分析被鉴别物质的水溶性、密度、溶液的酸碱性,确定能否选用水或指示剂进行鉴别。
(2)在鉴别多种酸、碱、盐的溶液时,可依据“相反原理”确定试剂进行鉴别。即被鉴别的溶液多数呈酸性时,可选用碱或水解呈碱性的盐溶液作试剂;若被鉴别的溶液多数呈碱性时,可选用酸或水解呈酸性的盐溶液作试剂。
(3)常用溴水、新制氢氧化铜等作试剂鉴别多种有机物。
不另加试剂鉴别物质的一般分析思路:
(1)先依据外观特征,鉴别出其中的一种或几种。
(2)若均无明显外观特征,可考虑能否用加热或焰色试验的方法区别开来。
(3)若以上两种方法都不能鉴别时,可考虑两两混合或相互滴加,记录混合后的反应现象,分析确定。
(4)若被鉴别物质两两滴加时,可考虑因试剂加入的顺序不同、现象不同而进行鉴别。如Al3+与OH-,CO与H+等。
(5)若采用上述方法鉴别出一种物质后,可用它作试剂鉴别余下的其他物质。
(6)若两液体互不相溶,可利用密度不同确定两液体。
五、常考实验总结
(一)配制一定物质的量浓度的溶液
1.主要仪器
2.注意事项
(1)容量瓶:只有一个刻度线,只能配制瓶上规定容积的溶液,若配制480 mL溶液应用500 mL容量瓶。
(2)写所用仪器时,容量瓶必须注明规格。
(3)容量瓶使用之前必须查漏。
3.误差分析依据:cB==。
4.命题角度:一是仪器的缺失与选择,二是计算所需的固体和液体的量,三是实验误差分析。
(二)焰色反应
(1)步骤:洗—烧—蘸—烧—洗—烧。
(2)用品:铂丝或光洁无锈的铁丝、稀盐酸、样品。
(3)注意事项:焰色反应是物理变化;Na,K的焰色:黄色、紫色(透过蓝色的钴玻璃)。
(三)Fe(OH)3胶体的制备
1、步骤:向沸水中加入FeCl3的饱和溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热。
操作要点:①先煮沸,②加入饱和的FeCl3溶液,③再煮沸至红褐色,④停止加热
1、涉及的化学方程式:Fe3++ 3H2O ⇌ Fe(OH)3(胶体) + 3H+
2、命题角度:配制步骤及对应离子方程式的书写
(四)Fe(OH)2的制备
1.实验现象:白色沉淀迅速转化灰绿色,最后变成红褐色沉淀。
2.反应方程式为:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
3.注意事项:Fe(OH)2具有较强的还原性,容易被氧化。
(1)所用亚铁盐溶液必须是新制的,NaOH溶液必须煮沸;
(2)胶头滴管须插入试管底部;
(3)往往在液面加一层油膜,如少量煤油、苯或植物油等;或用如图所示改进装置。
4.命题角度:制备过程中的现象、创设无氧环境。
(五)氯气的实验室制法
(1)氯气的实验室制法
原理:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)装置分析
先通过饱和食盐水除去氯气中的氯化氢,再通过浓硫酸除去水蒸气,然后用向上排空气法收集氯气,最后用NaOH溶液吸收尾气,以防污染环境。
(六)氨气的实验室制法
1.反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。
2.气体制备流程:原理—发生装置—除杂干燥—收集—验满—尾气处理。
3、收集:向下排空气法(管口塞一团棉花,避免空气对流)
4、验满:①将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝,说明氨气已收集满
②将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,出现大量白烟,则证明氨气已收集满
5、干燥方法:碱石灰干燥(不能无水氯化钙)
6.注意事项
(1)制备装置中试管口要略低于试管底、收集装置中导管应插入试管底部。
(2)浓氨水(或浓铵盐溶液)滴到生石灰或烧碱中制氨气,或浓氨水直接加热也可制氨气。
(3)不能使用NH4Cl和NH4HCO3制备。
7.命题角度:物质制备原理、发生装置、除杂干燥、收集等,并以此基础进行性质探究实验。
(七)喷泉实验
1.实验原理:(1)氨气极易溶于水;(2)利用压强变化。
2.注意事项:(1)氨气应充满;(2)烧瓶应干燥;(3)装置不得漏气。
3.实验拓展:(1)NH3、HCl、HBr、HI、SO2等气体均能溶于水形成喷泉;
(2)CO2、H2S、Cl2等与水不能形成喷泉,但与NaOH溶液可形成喷泉。
4.命题角度:(1)原理、实验操作。(2)溶质物质的量浓度计算。
(八)铜与浓硫酸反应的实验
1.实验原理:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。
2.现象:加热之后,试管中的紫色石蕊溶液变红(或试管中的品红溶液褪色);将反应后的溶液倒入盛有水的烧杯中,溶液由黑色变成蓝色。
3.原因解释:变黑的物质为被浓硫酸氧化生成的CuO,CuO与冲稀的硫酸反应生成了CuSO4溶液。
4.命题角度:“绿色化学”及尾气处理、SO2的性质及以此基础进行性质探究实验。
(九)SO2的制备及性质的探究
实验原理:Na2SO3+H2SO4 =Na2SO4+SO2↑+H2O
装置1中验证二氧化具有酸性氧化物的性质
装置2中验证二氧化具有漂白性,
装置3中验证二氧化具有氧化性:SO2 + 2H2S == 2H2O + 3S↓
装置4中验证二氧化具有还原性:5SO2 + 2MnO4-+ 2H2O == 5SO42- + 2Mn2+ + 4H+
装置5是吸收二氧化硫,防止污染空气
(十)铝热反应
1.药品:氧化铁、铝粉、氯酸钾固体、镁条。
2.原理:Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。
3.注意事项:(1)蒸发皿要垫适量的细沙:一是防止蒸发皿炸裂,二是防止熔融的液体溅出伤人
(2)铝粉与FeO、Fe2O3、CuO、Cu2O、MnO2、Cr2O3等发生铝热反应。
(十一)海水提溴
一般有四个步骤:
①浓缩。海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br- 得到浓缩。
②氧化。向浓缩的海水中通入Cl2,将Br- 氧化为Br2,反应的离子方程式:Cl2+2Br- = 2Cl-+Br2
③富集。利用溴的挥发性,通入热空气和水蒸气,吹出的溴蒸汽用SO2吸收,反应的方程式:
Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4
④提取:再用Cl2将HBr氧化得到产品溴
(12) 酸碱中和滴定实验(以一元酸与一元碱中和滴定为例)
1.原理:c酸·V酸=c碱·V碱。
2.主要仪器:酸式或碱式滴定管、锥形瓶、烧杯、铁架台、滴定管夹。
3.主要试剂:待测液、标准液、指示剂(酚酞、甲基橙)。
4.关键点:①准确测量体积;②准确判断滴定终点。
5.操作步骤:①查漏、洗涤、润洗 ;②装液、赶气泡、调液面、注液(放入锥形瓶中);
③滴定:眼睛注视锥形瓶中溶液颜色的变化,
当滴到最后一滴,溶液颜色发生明显变化且半分钟内不变色即为滴定终点。
6.注意事项
(1)酸式滴定管和碱式滴定管的使用:
①0刻度在滴定管的上端,注入液体后,仰视读数数值偏大;
②使用滴定管时的第一步是查漏;
③滴定读数时,记录到小数点后两位;
④酸、碱式滴定管不能混用,如酸、具有氧化性的物质一定用酸式滴定管盛装;
⑤滴定管必须用待装液润洗,锥形瓶不能润洗。
(2)滴定时一般用酚酞、甲基橙作指示剂,不用紫色石蕊溶液,指示剂用2~3滴。
(3)数据处理:求算2~3次实验的标准液体积的平均值,然后求浓度。
7、误差分析
步骤
操作
V标
C待
洗涤
酸式滴定管未用标准溶液润洗
变大
偏高
碱式滴定管未用标准溶液润洗
变小
偏低
锥形瓶用待测溶液润洗
变大
偏高
锥形瓶洗净后还留有蒸馏水
不变
无影响
取液
量取碱液的滴定管开始有气泡,放出液体后气泡消失
变小
偏低
滴定
酸式滴定管滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失
变大
偏高
振荡锥形瓶时部分液体溅出
变小
偏低
酸式滴定管中部分酸液滴出锥形瓶外
变大
偏高
溶液颜色较浅时滴入酸液过快,停止滴定后反加一滴氢氧化钠溶液无变化
变大
偏高
读数
滴定前读数正确,滴定后俯视读数(或前仰后附)
变小
偏低
滴定前读数正确,滴定后仰视读数(或前俯后仰)
变大
偏高
命题角度:滴定管的使用、误差分析依据c测=V标,V标偏大,c测偏大、利用滴定原理进行相关计算。
(十三)中和反应反应热的测定
根据上述测定中和反应反应热的实验,思考回答下列问题:
(1)实验中为何使用0.55 mol·L-1 NaOH溶液与0.50mol·L-1盐酸反应,而不是选用0.50mol·L-1NaOH溶液?
提示: 碱过量的目的是保证盐酸完全反应。
(2)若用0.55mol·L·1 KOH溶液代替0.55mol·L·1 NaOH溶液,对结果会产生影响吗?为什么?
提示: 无影响。因为强酸、强碱的稀溶液反应生成1mol H2O(l)时放出的热量是相同的,与用KOH溶液还是NaOH溶液以及酸碱的用量无关。
(3)用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响?用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响?若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热,对结果会产生什么影响?
提示: 浓硫酸溶于水时放热,所测反应热的数值偏大;弱酸、弱碱电离吸热,所测反应热的数值偏小; 若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热,生成BaSO4沉淀还会多放出一部分热量,所测反应热的数值偏大。
(十四) 沉淀的转化
1.实验探究
(1)Ag+的沉淀物的转化
实验步骤
实验现象
有白色沉淀生成
白色沉淀变为黄色
黄色沉淀变为黑色
化学方程式
AgNO3+NaCl===AgCl↓+NaNO3
AgCl+KI===AgI+KCl
2AgI+Na2S===Ag2S+2NaI
实验结论
溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀
(2) Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验步骤
实验现象
产生白色沉淀
产生红褐色沉淀
化学方程式
MgCl2+2NaOH===Mg(OH)2↓+2NaCl
3Mg(OH)2+2FeCl3===2Fe(OH)3+3MgCl2
实验结论
Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解度小
(十五)乙酸乙酯的制备
1.原理:CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O;
副反应:C2H5—OH+HO—C2H5 C2H5—O—C2H5+H2O
C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。
2.注意事项:
(1)先加乙醇,再加浓硫酸和乙酸的混合液(浓硫酸不能最先加入);
(2)低温加热小心均匀的进行,以防乙酸、乙醇的大量挥发和液体剧烈沸腾;
(3)导气管末端不要插入饱和Na2CO3液体中,以防液体倒吸。浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂。
3.用饱和Na2CO3溶液吸收主要优点:
(1)吸收乙酸,便于闻出(到)乙酸乙酯的香味。
(2)溶解乙醇。
(3)降低乙酸乙酯的溶解度,分层,观察乙酸乙酯。
4.命题角度:加入药品顺序、导管位置、饱和Na2CO3溶液的作用、运用化学平衡提高乙酸乙酯转化率的措施。
(十六)检验蔗糖或淀粉的水解产物
1. 操作
2. 注意事项:
(1)加入新制的Cu(OH)2或银氨溶液之前需先加入NaOH使溶液呈碱性,否则会导致实验失败。
(2)检验淀粉是否水解:用银氨溶液或新制氢氧化铜溶液检验;检验淀粉水解完全:碘液
六、表格型实验选项内容归纳
序号
实验操作
实验目的
正误
1
向2 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中先加入3滴1 mol·L-1 FeCl3溶液,再加入3滴1 mol·L-1 MgCl2溶液
证明Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)3]
×
2
相同温度下,向两支盛有相同体积不同浓度H2O2溶液的试管中分别滴入适量相同浓度的CuSO4溶液和FeCl3溶液
探究Cu2+、Fe3+对H2O2分解速率的影响
×
3
室温下,用pH试纸分别测定浓度为0.1 mol·L-1 NaClO溶液和0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液的pH
比较HClO和CH3COOH的酸性强弱
×
4
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体,溶液红色变浅
证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
√
5
分别测定室温下等物质的量浓度的Na2SO3与Na2CO3溶液的pH,后者较大
证明非金属性:S>C
×
6
将NaOH溶液滴入某溶液中加热,放出的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
证明溶液中有NH
√
7
分别通入硝酸银溶液中,产生淡黄色沉淀的是溴蒸气
鉴别溴蒸气和NO2
√
8
在醋酸钠溶液中滴入酚酞溶液,加热后红色加深
证明盐类水解是吸热反应
√
9
将硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中,溶液变黄色
证明氧化性:
H2O2比Fe3+强
×
10
往黄色固体难溶物PbI2中加水,振荡,静置。取上层清液,然后加入NaI固体,产生黄色沉淀
证明难溶物存在沉淀溶解平衡
√
11
向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀
Ksp(AgCl)< Ksp(AgI)
×
12
先在托盘上各放一张滤纸,然后在右盘上添加2 g砝码,左盘上添加NaOH固体
称取2.0 g NaOH固体
×
13
将FeCl3固体溶解于适量蒸馏水
配制FeCl3溶液
×
14
向沸水中逐滴加入1~2 mL FeCl3饱和溶液,搅拌并继续煮沸出现浑浊
制备Fe(OH)3胶体
×
15
测定等物质的量浓度的盐酸、硝酸的pH
比较Cl、N的非金属性强弱
×
16
用熔融氧化铝、CCl4做导电性实验
证明二者是离子化合物还是共价化合物
√
17
向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2粉末,搅拌一段时间后过滤
除去MgCl2溶液中少量FeCl3
√
18
将CH3CH2Br与NaOH溶液共热,冷却后,取出上层水溶液,加入AgNO3溶液,观察是否产生淡黄色沉淀
检验CH3CH2Br中存在的溴元素
×
19
取一定质量的样品与足量盐酸反应,用碱石灰吸收产生的气体
测定Na2CO3(含NaCl)样品纯度
×
20
将洗净的容量瓶放在烘箱中烘干
缩短容量瓶干燥的时间
×
七、常考无机实验设计方案及评价
1.溶度积常数
(1)AgCl、AgI、Ag2S的转化
实验步骤
向盛有2 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液的试管中滴加2滴0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,观察并记录现象;振荡试管,然后向其中滴加4滴0.1 mol·L-1 KI溶液,观察并记录现象;振荡试管,然后再向其中滴加8滴0.1 mol·L-1 Na2S溶液,观察并记录现象。
实验示意图
实验现象
先有白色沉淀产生;然后白色沉淀转化为黄色沉淀;最后黄色沉淀转化为黑色沉淀。
化学方程式
NaCl+AgNO3=== AgCl↓+NaNO3
AgCl+KI===AgI+KCl
2AgI+Na2S===Ag2S+2NaI
实验结论
AgCl沉淀转化为AgI沉淀,AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀,说明溶解度由小到大的顺序为Ag2S<AgI<AgCl。
微点拨
注意试剂的加入量, NaCl溶液可以过量,但是AgNO3溶液不能过量。
(2)常见的题干类型
①向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成,再向其中滴加KI溶液产生黄色沉淀。
②向浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1 mol·L-1 AgNO3溶液先产生黄色沉淀。
【微点拨】
①组成类型相同的难溶电解质,Ksp较大的难溶电解质容易转化为Ksp较小的难溶电解质。
②Ksp相差不大的难溶电解质,Ksp较小的难溶电解质在一定条件下可以转化为Ksp较大的难溶电解质。
如:Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,即Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),但两者相差不大,可以相互转化,在BaSO4饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成Ksp较大的BaCO3。
③KSP:KSP(AgCl)>KSP(AgBr)>KSP(AgI)>KSP(Ag2S),则溶解度S(AgCl)>S(AgBr)>S(AgI)>S(Ag2S)。
沉淀转化:AgClAgBrAgIAg2S。
2.比较物质的酸性
(1)酸性强弱比较:可通过强酸制弱酸、对应盐的碱性、同浓度溶液导电能力或pH等方法来比较。
①利用较强酸制较弱酸来比较
如:NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO,则酸性:H2CO3>HClO>HCO3-
特例:H2S+CuSO4===CuS↓+H2SO4、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
②利用同浓度对应盐的碱性强弱来比较
如:用pH计测量0.1 mol·L-1 NaA和0.1mol·L-1 NaB溶液的pH,NaA的pH强,则酸性:HA<HB
【微点拨】
a.测NaA和NaB饱和溶液的pH,因为饱和溶液的浓度不一定相同,故方案不行;
b.测NaA和Na2CO3溶液的pH,无法比较HA和H2CO3酸性强弱;
③利用同浓度酸溶液的导电能力(或pH)来比较
如:0.1mol·L-1 HA溶液的导电性比0.1mol·L-1 HB溶液的导电性强(或pH小),则酸性:HA>HB
(2)弱酸酸式盐的电离程度与水解程度比较:可通过测得溶液的酸、碱性的方法来比较;
如:NaHA溶液呈酸性,则NaHA的电离程度大于水解程度;
八、常考有机实验设计方案及评价
1.卤代烃中卤素原子的检验
实验步骤
取少量卤代烃于试管中,加入NaOH水溶液,加热,冷却后,加入稀硝酸中和溶液至酸性,再加入AgNO3溶液。若出现黄色沉淀,则卤代烃中含有I-离子;若出现浅黄色沉淀,则卤代烃中含有Br-离子;若出现白色沉淀,则卤代烃中含有Cl-离子。
实验流程
相关方程式
R—X+NaOHROH+NaX
HNO3+NaOH===NaNO3+H2O
AgNO3+NaX===AgX↓+NaNO3
微点拨
①条件:NaOH水溶液,加热;
②一定要先加入稀硝酸中和溶液至酸性,再加入硝酸银溶液,否则会出现Ag2O黑色沉淀,影响卤原子的检验;
2.蔗糖水解及水解产物的检验
实验内容
在洁净的试管中加入1 mL 10%蔗糖溶液和5滴10% H2SO4溶液,热水浴中加热。待溶液冷却后向其中加入NaOH溶液至溶液呈碱性,再加入银氨溶液或新制备的Cu(OH)2,加热,观察现象。
实验装置
实验现象
加入银氨溶液的试管中产生银镜;加入新制的Cu(OH)2的试管中出现红色沉淀;
实验结论
蔗糖的水解产物分子中含有醛基,具有还原性;
反应方程式
微点拨
检验水解产物为葡萄糖时,一定要先加NaOH溶液中和作催化剂的稀硫酸,至溶液呈碱性后再加银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液进行检验,否则实验会失败;
3.淀粉的水解及水解进程判断
实验原理
判断淀粉水解的程度时,要注意检验产物中是否生成葡萄糖,同时还要确认淀粉是否水解完全。用银氨溶液或新制的Cu(OH)2和碘水来检验淀粉是否发生了水解及水解是否完全;
实验步骤
实验现象及结论
现象A
现象B
结论
未产生银镜
溶液呈蓝色
未水解
出现银镜
溶液呈蓝色
部分水解
出现银镜
溶液不呈蓝色
完全水解
微点拨
①检验葡萄糖生成时要注意水解液加碱呈碱性;
②检验淀粉是否存在时,注意水解液不用加碱呈碱性,否则I2与碱反应;
大单元三 物质结构与性质
一、原子结构、核素
(1)并非所有的原子都含有中子,H原子核中只有一个质子,没有中子。
(2)一种元素可有若干种不同的核素,也可只有一种核素,因此核素的种类大于元素的种类。
(3)1H2和2H2既不是同位素,也不是同素异形体。
(4)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与OH-。
(5)核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Al3+与Na+、F-等,NH与OH-等。
(4)不同的核素可能具有相同的质子数,如H与H;也可能具有相同的中子数,如与;也可能具有相同的质量数,如与;也可能质子数、中子数、质量数均不相同,如H与。
(5)同位素的物理性质不同,但化学性质几乎相同。
(6)不同核素之间的转化属于核反应,不属于化学反应。
二、原子核外电子排布
短周期元素原子核外电子排布的特征
原子核中无中子的原子
H
最外层有1个电子的元素
H、Li、Na
最外层有2个电子的元素
Be、Mg、He
最外层电子数等于次外层电子数的元素
Be、Ar
最外层电子数是次外层电子数2倍的元素
C
最外层电子数是次外层电子数3倍的元素
O
最外层电子数是次外层电子数4倍的元素
Ne
电子层数与最外层电子数相等的元素
H、Be、Al
电子总数为最外层电子数2倍的元素
Be
次外层电子数是最外层电子数2倍的元素
Li、Si
内层电子总数是最外层电子数2倍的元素
Li、P
三、化学键和分子间作用力
判断正误
1、化学键的判断
(1)化学键是相邻离子或原子间的一种强作用力,既包括静电吸引力,又包括静电排斥力 ( )
(2)所有物质中都存在化学键 ( )
(3)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键( )
(4)原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时,所形成的化学键一定是离子键 ( )
(5)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键,但多个原子间也可能形成离子键 ( )
(6)共价化合物溶于水,分子内共价键被破坏,单质溶于水,分子内共价键不被破坏( )
答案: (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
2、“8电子”稳定结构的判断
(1)N2和Cl2两种分子中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构( )
(2)CH4和CCl4中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构( )
(3)Mg2+和S2-的最外层电子都形成了8个电子的稳定结构( )
(4)N2和NH3中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构( )
(5)PCl5中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构( )
(6)CO2、NCl3中所有原子最外层都满足8电子结构( )
(7)常温常压下,气态单质分子中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构( )
答案: (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
3、分子间作用力和氢键判断
(1)H2O的稳定性大于H2S,是因为水分子间存在氢键( )
(2)F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点逐渐升高,是因为分子间作用力越来越大( )
(3)共价化合物分子间均不存在分子间作用力( )
(4)HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱,其熔沸点逐渐升高( )
(5)由于分子间作用力逐渐增加,甲烷、乙烷、丙烷的沸点逐渐升高( )
(6)H2S、H2O为同一主族元素的氢化物,且相对分子质量:H2S>H2O,则必有沸点:H2S>H2O( )
答案: (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×
四、元素金属性和非金属性强弱的判断
金属性
比较
本质
原子越易失电子,金属性越强(与原子失电子数目无关)
判断方法
①在金属活动性顺序表中越靠前,金属性越强
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强
③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱,金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强
⑤若Xn++Y―→X+Ym+,则Y比X的金属性强
⑥元素在周期表中的位置:左边或下方元素的金属性强
非金属性比较
本质
原子越易得电子,非金属性越强(与原子得电子数目无关)
判断方法
①与H2化合越容易,简单氢化物越稳定,非金属性越强
②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱,非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强
④元素在周期表中的位置:右边或上方元素的非金属性强
五、主族元素性质的变化规律
1.原子结构的变化规律
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
2.元素及对应化合物性质变化规律
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
元
素
化合价
最高正化合价由+1→+7(O、F除外)最低负化合价=-(8-主族序数)
相同,最高正化合价=主族序数(O、F除外)
金属性
金属性逐渐减弱
金属性逐渐增强
非金属性
非金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱
化
合
物
离子的氧化性、还原性
阳离子氧化性逐渐增强
阴离子还原性逐渐减弱
阳离子氧化性逐渐减弱
阴离子还原性逐渐增强
气态氢化物稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
六、根据所给信息准确判断元素
1.根据元素周期表结构与原子电子层结构的关系推断
(1)几个重要关系式
①核外电子层数=周期数(对于大部分元素来说)。
②主族序数=最外层电子数=最高正价(O、F除外)=8-|最低负价|。
③|最高正价|-|最低负价|=
(2)熟悉主族元素在周期表中的特殊位置
①族序数等于周期数的元素:H、Be、Al。
②族序数等于周期数2倍的元素:C、S。
③族序数等于周期数3倍的元素:O。
④周期数是族序数2倍的元素:Li、Ca、Tl。
⑤周期数是族序数3倍的元素:Na、Ba。
⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素:H、C、Si。
⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素:S。
⑧最高正价不等于族序数的短周期元素:O(F无正价)。
2.根据常见元素及其化合物的特性推断
氢
质量最轻的元素,其单质可以填充气球
碳
形成化合物最多的元素;可形成自然界硬度最大的物质;气态氢化物中含氢质量分数最大的元素
氮
空气中含量最多的元素;气态氢化物的水溶液呈碱性的元素
氧
地壳中含量最多的元素;气态氢化物的沸点最高的元素;氢化物在通常状况下呈液态的元素
氟
最活泼的非金属元素;无正价的元素;无含氧酸的非金属元素;无氧酸可腐蚀玻璃的元素;气态氢化物最稳定的元素;阴离子的还原性最弱的元素
钠
短周期元素中与水反应较剧烈的金属元素,最高价氧化物的水化物碱性最强的元素;短周期主族元素中原子半径最大的元素;与氧气在加热条件下反应生成过氧化物(Na2O2)的元素;焰色反应为黄色的元素
铝
地壳中含量最多的金属元素;最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应
硅
良好的半导体材料,地壳中含量第二的元素,能跟强碱溶液反应,还能被氢氟酸溶解
硫
淡黄色晶体,它的氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物的浓溶液发生氧化还原反应
氯
短周期元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素
六、NA问题分析思维模型
(一)常考实例总结
(1)求微粒数目
举例
判断正误
注意事项
①1 L 0.1 mol·L-1K2CO3溶液中含有K+数目为0.1NA
×
a.整体与部分的关系
b.溶质中和溶剂中都含有的微粒
c.是离子还是官能团
②1 L 0.1 mol·L-1H2O2溶液中含有O原子数为0.2NA
×
③1 mol Na2O2中含有的阴离子数为2NA
×
④1 mol —OH中含有的电子数为10NA
×
⑤1 mol OH-中含有的电子数为10NA
√
⑥1 mol熔融的KHSO4中含有2NA个阳离子
×
⑦2 g D216O中含有的质子数、中子数、电子数均为NA
×
⑧氢原子数为0.4NA的甲醇分子中含有的共用电子对数0.4NA
×
(2)求化学键数
举例
判断正误
注意事项
①0.1 mol CaC2中含碳碳三键数为0.2NA
×
1 mol Na2O2、CaC2中含O、C分别是1 mol;苯环中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种独特的键,不含有碳碳双键;1 mol白磷(P4)中含有的P—P键的数目为6NA;1 mol S8含8 mol S—S键;1 mol金刚石(硅)中含有2 mol C—C(Si—Si)键;1 mol SiO2含有4 mol Si—O键;单层石墨中一个六元环平均分摊2个C原子;有机化合物中共价键要注意是全部的共价健、极性键还是非极性键。
②1 mol苯中含有碳碳双键数为3NA
×
③0.1 mol CCl4中含有的共价键数为0.4NA
√
④1 mol白磷中含有的P—P键的数目为4NA
×
⑤1 mol甲烷中含有的C—H键的数目为4NA
√
⑥1 mol金刚石中含有的碳碳单键数为4NA
×
⑦12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5 NA
√
⑧15g乙烷中含有共价键的数目为3NA
×
(3)判断混合物中指定微粒数目的常用技巧——求同存异
举例
判断正误
注意事项
①28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA
√
a.注意整体和部分的关系
b.不同物质找相同如:①、②、③的相同部分分别是“CH2” “NO2”“O”;④中二者相对分子质量相同,且都含3个离子;⑤每摩物质中都含两摩尔“O”;⑥虽然都是水,但二者的相对分子质量不同,每个分子中所含中子数也不相同
②常温常压下,92 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子数为6NA
√
③16 g O2和O3的混合气体中含有的O原子数为NA
√
④78 g Na2O2和Na2S的混合物中含有的离子总数为3NA(二者不反应)
√
⑤l mol CO2和SO2的混合气体中含有的氧原子数为2NA
√
⑥18 g H2O、D2O组成的物质中含有的质子数为10NA
×
(4)常考电子转移数目的判断总结
举例
判断正误
注意事项
①过氧化钠与水反应时,生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.4NA
×
要注意特殊物质,如由过氧化钠、过氧化氢制取1 mol氧气转移2 mol电子;铁与硫、碘、非氧化性酸反应,1 mol铁转移2 mol电子;1 mol铁与足量的氯气、稀硝酸反应,转移3 mol电子
②铁与硫的反应中,1 mol铁失去的电子数为3NA
×
③1 mol氯气与足量的水反应,转移的电子数为NA
×
④标准状况下,6.72 L NO2溶于足量的水中,转移的电子数为0.3NA
×
⑤3 mol铁在足量的氧气中燃烧,转移电子数为9NA
×
⑥1 mol铁在1 mol氯气中燃烧,转移的电子数为3NA
×
⑦KIO3+6HI===KI+3H2O+3I2中,生成1 mol I2转移电子的总数为2NA
×
(5)规避阿伏加德罗常数判断的陷阱
常考陷阱
举例
判断正误
注意事项
①溶液体积未知
①在pH=13的NaOH溶液中OH-的数目为0.1×6.02×1023
×
溶液的体积未知,溶质的物质的量无法计算,所含微粒数也无法计算
②0.1 mol·L-1 NaF溶液中所含F-的数目小于0.1NA
×
③0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中所含H+的数目为0.1NA
×
④0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA
×
②标准状况下与非标准状况下的陷阱
①常温常压下,22.4 L氯气与足量的镁粉充分反应,转移的电子数为2NA
×
气体若在非标准状况下,气体摩尔体积不能用22.4 L·mol-1计算;标准状况下为非气体的物质:水、甲醇、甲醛、乙醇、一氯甲烷、硫酸、三氧化硫、HF、NO2、己烷、四氯化碳、苯等
②锌与足量的稀硫酸反应生成22.4 L H2,转移电子数为2NA
×
③标准状况下,2.24 L SO3中含有0.3NA个氧原子
×
④标准状况下,22.4 L CCl4中含有NA个分子
×
③不能完全反应的陷阱
①2 mol NO2置于密闭容器中,最终生成的N2O4分子数为NA
×
可逆反应进行不到底;一定量的浓盐酸(浓硫酸)与足量的二氧化锰(金属铜)不能反应完全
②密闭容器中1 mol N2与3 mol H2充分反应,生成2 mol NH3
×
③50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
×
④含2 mol硫酸的浓硫酸与足量铜共热,转移的电子数为2NA
×
⑤密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应,产物的分子数为2NA
×
④盐类水解、弱电解质的电离
①1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中所含H+的数目为0.1NA
×
弱电解质仅部分电离;注意盐类水解进行不彻底
②1 L 0.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液中所含OH-的数目为0.1NA
×
③2 L 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为2NA
×
七、一些名称的表示方法
(1)表示原子结构的“两种方式”
(1) X着重描述原子核的结构。
例:
(2)原子结构示意图着重描述核外电子排布情况。
例:
(2)电子式
(1)分清化合物的类型:如H2O2的电子式为,而不是。
(2)确认原子周围的电子数:如CO2的电子式为,而不是。
(3)理清原子间的连接顺序:如HClO的电子式为,而不是。
(4)不能因同种微粒而合并:如Na2S的电子式为,而不是。
(5)不能漏掉未成键电子对:如NH3的电子式为,而不是。
(6)区别对待阴离子及复杂阳离子:如NH4Cl的电子式为,而不是或。
(3)核外电子排布的五种表示方法
表示方法
含义
举例
原子或离子结构示意图
表示核外电子分层排布和核内质子数
Na:
Na+:
电子式
表示原子最外层电子数目
核外电子排布式
表示每个能级上排布的电子数
S:1s22s22p63s23p4
或[Ne]3s23p4
S2-:1s22s22p63s23p6
电子排布图(轨道表示式)
表示每个原子轨道中电子的运动状态
价电子排布式或排布图
表示价电子的排布
简化电子排布式
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
(4)键的极性、分子空间构型与分子极性的关系
类型
实例
键的极性
空间构型
分子极性
X2
H2、N2
非极性键
直线形
非极性分子
XY
HCl、NO
极性键
直线形
极性分子
XY2
(X2Y)
CO2、CS2
极性键
直线形
非极性分子
SO2
极性键
V形
极性分子
H2O、H2S
极性键
V形
极性分子
XY3
BF3
极性键
平面正三角形
非极性分子
NH3
极性键
三角锥形
极性分子
XY4
CH4、CCl4
极性键
正四面体形
非极性分子
(5)有机物结构的表示方法
表示方法
实例
最简式(实验式)
CH2
电子式
结构式
结构简式
CH2===CH2
键线式
球棍模型
比例模型
NH3 VSEPR模型
NH3 空间结构
八、元素周期表的分区
(1)按元素的种类分区。
(2)按价层电子排布分区。
(3)元素周期表的应用
(1)科学预测:为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。
(2)寻找新材料。
九、电离能(I)、电负性、粒子半径、配合物等
(1)
(2)电负性
(3) 快速判断原子(或离子)半径大小的方法:
①同一主族原子,从上至下,半径依次增大;同一周期原子,从左到右,半径依次减小。
如:r(K)>r(Na)>r(Li); r(Na) > r( Mg) > r(Al);
②核外电子层结构相同的离子,核电荷数越多,半径越小。
如:r(Cl-)>r(O2-)>r(F-)>r(Na+)
③同一元素的不同粒子,核外电子数越多,半径越大。如:r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)
(4)配位化合物。
①概念:金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物。
②形成条件。
a.中心离子或原子:有空轨道,一般是带正电的金属离子,特别是过渡金属离子,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等,但也有电中性的原子等。
b.配位体:其中的配位原子(配位体中直接同中心离子或原子配位的原子)有孤电子对。配位体可以是分子,如CO、NH3、H2O等,也可以是离子,如F-、Cl-、Br-、I-、CN-、SCN-、OH-等。
③组成:如[Cu(NH3)4]SO4。
十、价层对子对数互斥理论。
(一)价层电子对数=σ键电子对数+中心原子的孤电子对数。
说明:
①σ键电子对数=中心原子结合的原子数。
②中心原子的孤电子对数=(a-xb),其中a表示中心原子的价电子数[对于主族元素,a=原子的最外层电子数;对于阳离子,a=中心原子的价电子数-离子的电荷数;
对于阴离子,a=中心原子的价电子数+离子的电荷数(绝对值)];
x表示与中心原子结合的原子数;b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(氢为1;其他原子=8-该原子的价电子数,如氧和氧族元素中的S、Se等均为2,卤族元素均为1)。
(二)VSEPR模型与分子或离子空间结构的关系。
分子或
离子
中心原子
上的价层
电子对数
中心原子
上的σ键
电子对数
中心原子
上的孤电
子对数
中心原子杂化轨道类型
VSEPR模型
分子或离子的
空间结构
BeCl2、CS2
2
2
0
sp
直线形
直线形
BF3、SO3、C
3
3
0
sp2
平面三角形
平面三角形
O3、SO2
2
1
sp2
V形
SnCl4、P、N
4
4
0
sp3
四面体形
正四面体形
PH3、S
3
1
sp3
三角锥形
H2S、
2
2
sp3
V形
【空间构型总结】:
AB类型:直线形
直线形(中心原子没有孤电子对)
AB2
V形 (中心原子有孤电子对)
平面三角形(中心原子没有孤电子对)
AB3
三角锥形 (中心原子有孤电子对)
AB4:(正)四面体形
【注意】某粒子的电子运动状态 = 该粒子核外电子数
电子空间运动状态 = 核外电子占据的轨道数
电子能量状态 = 核外电子占据的能级数
如:硫原子:1s22s22p63s23p4
答:有16种电子运动状态,电子9种空间运动状态,5种电子不同能量状态。
(三)键角大小比较的三种方法
(1)杂化类型不同→键角sp>sp2>sp3。
(2)
(3)在同一分子中,π键电子斥力大,键角大。
十一、同类型晶体熔、沸点比较
① 原子晶体要比较原子半径,原子半径越小,熔沸点越高。如熔点:
金刚石(C)>水晶(SiO2)>SiC>晶体硅(Si)。
② 离子晶体与比较阴、阳离子所带电荷及离子半径大小。一般来说,阴、阳离子所带电荷多,离子半径越小,金属键越牢固,熔沸点越高。如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl
③ 分子晶体要比较相对分子质量大小。一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间力越大,熔沸越高。如沸点:I2>Br2>Cl2>F2;但有些分子能形成分子间氢键,则有反常,如沸点:H2O>H2S。
④金属晶体:熔点的高低取决于金属键的强弱。金属的离子半径越小,离子所带的电荷越多,金属键越强,熔沸点越高。例如,熔点顺序为:Li > Na > K > Rb > Cs, Al > Mg > Na。
十二、晶胞密度计算:
单位换算:1nm = 10-7 cm 1pm = 10-10 cm
nM : 完全属于晶胞中所有原子的相对原子质量之和。
NA:阿伏伽德罗常数 p:密度 V: 晶胞体积
如:Cu和S两种元素形成某种晶体的晶胞结构如图所示,假设该晶体的晶胞边长为apm。
①Cu和S之间的最近距离为 pm。(Cu和S之间最近的距离是体对角线的,即距离为pm )
②设为阿伏加德罗常数的值,该晶胞的密度为 (用含和a的代数式表示)。
( 晶胞的质量为,晶胞的体积为a3×10-30cm3,根据密度的定义,该晶胞的密度为=g/cm3;故答案为 )
大单元四 化学反应与能量变化
一、基元反应与过渡态理论
1.基元反应
大多数化学反应都是分几步完成的,其中的每一步反应都称为基元反应。
2.对于基元反应aA+bB===gG+hH,其速率方程可写为v=k·ca(A)·cb(B)(其中k称为速率常数,恒温下,k不因反应物浓度的改变而变化),这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。有时称其为质量作用定律。
3.许多化学反应,尽管其反应方程式很简单,却不是基元反应,而是经由两个或多个步骤完成的复杂反应。例如H2(g)+I2(g)===2HI(g),它的反应历程有如下两步基元反应:
①I2I+I(快)
②H2+2I === 2HI(慢)
其中慢反应为整个反应的决速步骤。
4.过渡态理论
如图所示是两步完成的化学反应,分析并回答下列问题。
(1)该反应的反应物为A、B,中间体为C,生成物为D。
(2)由A、B生成C的反应为吸热反应,由C生成D的反应为放热反应,总反应为放热反应。
(3)第一步为慢反应,第二步为快反应,决定总反应快慢的是第一步反应。
二、经典图示解析方法
(1)回归教材中的经典图示
反应历程与活化能
催化剂对反应历程与活化能影响
(2)常见反应历程(或机理)图像分析
图像
解读
催化剂与化学反应
(1)在无催化剂的情况下:E1为正反应的活化能;E2为逆反应的活化能;E1-E2为此反应的焓变(ΔH)。
(2)有催化剂时,总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个,如模拟演练题1中图像所表示的),反应①为吸热反应,产物为总反应的中间产物,反应②为放热反应,总反应为放热反应。
(3)催化剂的作用:降低E1、E2,但不影响ΔH,反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小
“环式”反应
对于“环式”反应过程图像,位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体,如⑤、⑥、⑦和⑧,“入环”的物质为反应物,如①和④,“出环”的物质为生成物,如②和③
1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理
催化剂与中间产物
催化剂:在连续反应中从一开始就参与了反应,在最后又再次生成,所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化,实则是消耗多少后续又生成了多少。
中间产物:在连续反应中为第一步的产物,在后续反应中又作为反应物被消耗,所以仅从结果上来看似乎并没有生成,实则是生成多少后续有消耗多少。
例1:在含少量 I-的溶液中,H2O2 分解的机理为:
H2O2 + I- → H2O + IO- 慢
H2O2 + IO-→ O2 + I- +H2O 快
在该反应中I-为催化剂, IO-为中间产物。
例2:而在机理图中,先找到确定的反应物,反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质,(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)与之同时反应的就是催化剂,并且经过一个完整循环之后又会生成;中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图中,MoO3则是该反应的催化剂,图中剩余的三个物质均为中间产物。
能垒与决速步骤
能垒:简单可以理解为从左往右进行中,向上爬坡最高的为能垒,而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤,也成为慢反应。
例如图中,从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒,而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。
注意:
①能垒越大,反应速率越小,即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。
②用不同催化剂催化化学反应,催化剂使能垒降低幅度越大,说明催化效果越好。
③相同反应物同时发生多个竞争反应,其中能垒越小的反应,反应速率越大,产物占比越高。
三、催化反应机理题的解题思路
(1)通览全图,找准一“剂”三“物”
一“剂”指催化剂
催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的,以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上
三“物”指反应物、生成物、中间物种(或中间体)
反应物
通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物
生成物
通过一个箭头最终脱离整个历程的物质多是产物
中间体
通过一个箭头脱离整个历程,但又生成的是中间体,通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体,中间体有时在反应历程中用“[ ]”标出
(2)逐项分析得答案
根据第一步由题给情境信息,找出催化剂、反应物、生成物、中间体,再结合每一选项设计的问题逐项分析判断,选出正确答案。
(3)重新认识催化剂
①催化剂具有的三大特征
催化剂是通过降低反应活化能,从而改变了反应的途径,此即催化剂加速化学反应的主要原因所在。总结起来,催化剂的特征主要表现在这样几个方面:
第一,催化剂可以改变反应速率,但其自身在反应前后的组成、质量和化学性质不变。
第二,催化剂不改变化学平衡。即催化剂既能加快正向反应的速率,也能加快逆向反应的速率,从而缩短化学反应达到平衡的时间。
第三,催化剂具有特殊的选择性,不同类型的反应,需要选择不同的催化剂。同一种反应物,使用不同的催化剂,可以得到不同的产物。
②常见催化剂的四大误区
误区1
催化剂不参加化学反应
实际上,催化剂不是不参加化学反应,而是在化学反应前后,催化剂的化学性质基本不变。例如在铜催化乙醇生成乙醛的反应中,铜参与反应的原理如下:
第一步为2Cu+O2===2CuO,
第二步为CuO+CH3CH2OH→Cu+CH3CHO+H2O,这两步反应方程式的加和为O2+2CH3CH2OH→CH3CHO+2H2O。显然催化剂参与了化学反应。
误区2
一种反应只有一种催化剂
实际上一个反应可以有多种催化剂,只是我们常选用催化效率高的,对环境污染小,成本低的催化剂,如双氧水分解的催化剂可以是二氧化锰,也可以是氯化铁,当然还可以硫酸铜等。
误区3
催化剂都是加快化学反应速率
实际上,催化剂有正催化剂与负催化剂,正催化剂加快化学反应速率,负催化剂是减慢化学反应速率的。
误区4
催化剂的效率与催化剂的量无关
实际上,催化剂参与了化学反应,是第一反应物。既然是反应物,催化剂的表面积,催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如用酵母催化剂做食品,酵母量大自然面就膨大快。催化剂的用量是会改变催化效率的。
四、电化学
1、原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)。
装置图
电极反应
负极: Zn-2e-Zn2+ (失去电子,发生氧化反应);
正极: Cu2++2e-Cu (得到电子,发生还原反应)
离子移向
阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移
盐桥的作用
(一般含KCl溶液)
①形成闭合回路;
②平衡电荷
2、常见化学电源
【1】一次电池
放电后不可再充电的电池。如碱性锌锰电池:
总反应:Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2。
负极反应:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2 ;
正极反应:MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-。
【2】二次电池
又称可充电电池或蓄电池,是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。如铅酸蓄电池的总反应: Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
(1)放电时——原电池。
①负极反应: Pb+S-2e-PbSO4;
②正极反应: PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O。
(2)充电时——电解池。
①阴极反应: PbSO4+2e-Pb+S;
②阳极反应: PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S。
【3】燃料电池
连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置。
(1)氢氧燃料电池。
总反应:2H2+O22H2O。
在不同介质中的电极反应:
①酸性介质。
负极反应:H2-2e-2H+ ; 正极反应:O2+4e-+4H+2H2O。
②碱性介质。
负极反应:H2-2e-+2OH-2H2O; 正极反应:O2+4e-+2H2O4OH-。
③熔融金属氧化物介质(其中O2-可以在该介质中自由移动)。
负极反应:H2-2e-+O2-H2O; 正极反应:O2+4e-2O2-。
④熔融碳酸盐介质。
负极反应:H2-2e-+CH2O+CO2;
正极反应:O2+4e-+2CO22C(正极要通入CO2)。
(2)甲烷—氧气燃料电池。
该电池正极反应与氢氧燃料电池正极反应相同,不同介质中的负极反应:
①CH4-8e-+10OH-C+7H2O (碱性介质);
②CH4-8e-+2H2OCO2+8H+ (酸性介质);
③CH4-8e-+4C5CO2+2H2O (熔融碳酸盐介质);
④CH4-8e-+4O2-CO2+2H2O (熔融金属氧化物介质)。
3、电解装置
实验探究——电解CuCl2溶液。
阴极:与电源的负极相连。 阳极:与电源的正极相连。
(1)电解池阴、阳极判断的“五种方法”。
4、电解规律。
①阳极放电规律。
a.活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极),电极材料失电子,生成金属阳离子。如Cu-2e-Cu2+,Fe-2e-Fe2+。
b.惰性电极(Pt、Au、石墨),要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
S2-、I-、Br-、Cl-放电,产物分别是S、I2、Br2、Cl2;若OH-放电,则得到H2O和O2。
②阴极产物的判断。
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。
注意: 电解水溶液时,Al3+、Mg2+、Na+、K+不可能在阴极放电。
5、电解饱和食盐水的原理
(1)电解饱和食盐水时,产生氢气的电极反应是2H2O+2e-H2↑+2OH-(或2H++2e-H2↑)。
(2)电极a接电源的正极。
(3)离子交换膜主要允许Na+通过。(若电路中转移a mol电子,就有a mol Na+ 通过离子交换膜)
6、电镀
(1)构成。
①电极材料:待镀的金属制品作阴极,镀层金属作阳极。
②电镀液:含镀层金属离子的溶液。
(2)电极反应。
阳极:Y-me-Ym+。 阴极:Ym++me-Y。
7、电解精炼铜
(1)阳极反应。
金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中,不如铜活泼的银、金等在阳极沉积下来,形成阳极泥。
(2)阴极反应。
溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等优先得到电子,成为金属铜析出。
(3)电解过程中,Cu2+的浓度有所下降。
8、电解熔融氯化钠制备钠
(1)通电前,熔融NaCl中存在可以自由移动的Na+、Cl-。
(2)通电后,阴、阳离子发生定向迁移,其中,Na+向阴极移动,发生还原反应; Cl-向阳极移动,发生氧化反应。
(3)电极反应和电解总反应。
阴极:Na++e-Na。 阳极:2Cl--2e-Cl2↑。
电解总反应:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
注意:金属冶炼的一般方法是:
9、钢铁的电化学腐蚀
钢铁的电化学腐蚀如图所示:
10、金属的防护:保护钢闸门的两种方法。
大单元五 化学反应速率 化学平衡
一、化学反应速率
1、影响化学反应速率的因素
二、化学平衡
1.判断化学平衡状态的依据——“正逆相等,变量不变”
2.化学平衡常数的认识
3.【掌握一种模式——“三段式”】
反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、
b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1,则有
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
起始浓度/
(mol·L-1) a b 0 0
转化浓度/
(mol·L-1) mx nx px qx
平衡浓度/
(mol·L-1) a-mx b-nx px qx
故化学平衡常数为K= ,平衡时A的转化率为α(A)= ×100%。
4、判断反应是否达到平衡或进行的方向
对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Q=。
Q<K,反应向正反应方向进行;
Q=K,反应处于平衡状态;
Q>K,反应向逆反应方向进行。
【判断可逆反应的热效应】
5、 改变下列条件,对化学平衡的影响如下表:
若其他条件不变,改变下列一个条件,对化学平衡的影响如下:
平衡体系
条件变化
速率变化
平衡变化
速率变化曲线
任意平衡体系
增大反应物的浓度
v正、v逆均增大,且v正'>v逆'
正向移动
减小反应物的浓度
v正、v逆均减小,且v逆'>v正'
逆向移动
增大生成物的浓度
v正、v逆均增大,且v逆'>v正'
逆向移动
减小生成物的浓度
v正、v逆均减小,且v正'>v逆'
正向移动
正反应方向为气体体积增大的放热反应
增大压强或升高温度
v正、v逆均增大,且v逆'>v正'
逆向移动
减小压强或降低温度
v正、v逆均减小,且v正'>v逆'
正向移动
反应前后气体化学计量数之和相等的反应
增大压强
v正、v逆同等倍数增大
不移动
减小压强
v正、v逆同等倍数减小
2.温度不变时浓度因素的“决定性作用”——分析“惰性气体(不参加反应的气体)”对化学平衡的影响。
【归纳总结】
(1)速率—时间图像(vt图像)。
Ⅰ.正反应速率突变,逆反应速率渐变,v′正>v′逆,说明是增大了反应物的浓度,使正反应速率突变,且平衡正向移动。
Ⅱ.v正、v逆都是突然减小的,v′正>v′逆,平衡正向移动,说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应,改变的条件是降低温度或减小压强。
Ⅲ.v正、v逆都是突然增大的,并且v正、v逆增大程度相同,说明该化学平衡没有发生移动,可能是使用了催化剂,也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强(压缩体积)所致。
(2)百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像。
识图原则:“先拐先平数值大”。先出现拐点的反应即先达到平衡,速率大,温度较高、压强较大(如图Ⅰ、Ⅱ)或使用了催化剂(如图Ⅲ)。再看平台高度,纵坐标大小与平衡状态相对应,将温度高低、压强大小与平 衡状态相联系,即可得到反应热或气体分子数信息。
(3)百分含量(或转化率)—压强—温度图像。
识图原则:“定一议二”。讨论三个量之间的关系,先确定其中一个量(看曲线趋势或作辅助线),再讨论另两个量的关系,从而得到反应热或气体分子数信息。
(4)几种特殊图像。
①对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点(如图);M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应ΔH<0。
②对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,所以,E点v正>v逆,则L线的右下方(F点),v正<v逆。
三、化学反应的方向
(1)熵、熵变的概念。
(2)熵值大小。
①体系的熵值:体系的混乱程度越大,体系的熵值就越大。
②同一物质的熵值:S(g)>S(l)>S(s),同一条件下,不同物质的熵值不同。
(3)自由能(G)与化学反应的方向。
①自由能变化与焓变和熵变的关系:ΔG=ΔH-TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关,还与温度有关。
T = t + 273.15℃ T永远大于0
②反应方向与自由能的关系。
化学反应总是向着自由能减小的方向进行,直到体系达到平衡。当ΔG<0时,反应能自发进行;当ΔG=0时,反应处于平衡状态;当ΔG>0时,反应不能自发进行。
大单元六 有机化学
一、简单有机物命名
1、基本格式:(自左向右)支链位置(阿拉伯数字)-支链数目(中文数字)及名称,后接主链(母体)名称。
每个支链都有自己的数字定位,逐一对应;书写格式中仅阿拉伯数字或希腊字母α、β等的前、后需用“-” 连接,其它位置不用
2、主链的界定:选包含官能团在内的最长碳链作为主链,若有机物含多个官能团,则其主链(母体)需包含 最高级别的基团或官能团。不同基团或官能团的级别顺序为:卤原子X<硝基<烷基<苯基<C=C<C≡C <氨基<醇(或酚)<醛(或酮)<(苯)磺酸<酯基<羧酸。如 1,2-二溴丙烷;氯乙烯;邻二甲(基)苯;苯(基)乙烯等。
3、主链 C 的编号:①从最靠近主官能团的那一端开始编号;官能团的位置也需数字定位。
如 (CH3)2C=CH-CH=CH2 4-甲基-1,3-戊二烯
②苯环上碳原子的编号:连接最高级别基团或官能团的 C 原子定为1号, 然后向第2个支链方向编号,须遵循命名数值最小化原则.
4、分子中含多个相同官能团时,习惯命名遵循“碳原子数目(天干)+官能团数目(中文)+所属有机物类别”的格式,如乙二酸、戊二酸、丙三醇等
5. 苯环上有两个取代基时,其相互位置关系常用“邻、间、对”来区分,如邻硝基甲苯,间苯二甲醇、对苯二甲酸。
二、有机物分子的共线、共面问题“三步”解题策略
三、限定条件下同分异构体的书写。
常见限制性条件
有机物分子中的官能团或结构特征
与足量碳酸氢钠溶液反应生成CO2
含—COOH
能发生银镜反应或能与新制Cu(OH)2反应
含—CHO,可以是醛类或甲酸或甲酸盐或甲酸酯
能发生水解反应
是酯或卤代烃
水解后的产物与FeCl3溶液发生显色反应
含酚酯结构
能与NaOH溶液反应
含—OH(酚)、—COOH、—COO—、—X等
具有两性
说明有羧基和氨基
水解产物能氧化为酸
—CH2OH生成的酯
【有机物分离方法选择的思维流程】
四、综合性归纳总结
(一)官能团的识别
1.烃基官能团
名称
碳碳双键
碳碳三键
甲基
苯基
符号
-C≡C-
-CH3
说明
官能团
非官能团
2.含氧官能团
名称
羟基
醛基
酮羰基
羧基
酯基
醚键
磺酸基
符号
-OH
-CHO
--
-COOH
--OR
-SO3H
3.含氮官能团
名称
氨基
硝基
氰基
酰胺基(肽键)
符号
-NH2
-NO2
-CN
4.含卤官能团
名称
碳氟键
碳氯键
碳溴键
碳碘键
酰氯基
符号
-COCl
(二)有机物性质的共性
1、能使溴水反应褪色的有机物有:烯烃、炔烃、苯酚、含不饱和碳碳键(碳碳双键、碳碳叁键)的有机物。能使溴水萃取褪色(物理变化)的有:苯、苯的同系物(甲苯)、CCl4、氯仿(CHCl₃)、液态烷烃等。
2、属于取代反应范畴的有:卤代反应、酯化反应、水解反应、硝化、磺化、分子间脱水(如:乙醇分子间脱水)等。
3、能发生消去反应的是:醇类(如乙醇在浓硫酸,170℃);卤代烃(如CH3CH2Br)
4、能发生水解反应的物质有:卤代烃、酯、酰胺、(油脂)、二糖、多糖、蛋白质(肽)、盐。
5、能与氢气(H2)发生加成反应的物质:烯烃(碳碳双键)、炔烃(碳碳三键)、苯及其同系物、醛(—CHO)、酮羰基()等。【但酯基、羧基、酰胺基均不能与氢气加成 】
6、能发生银镜反应的物质或与新制的Cu(OH)2共热产生红色沉淀的(注意:必须在碱性条件下才可以反应):醛类(RCHO)、葡萄糖、麦芽糖、甲酸(HCOOH)、甲酸盐(HCOONa)、甲酸酯(HCOOCH3)等。
7、常温常压下为气态的有机物: 1~4个碳原子的烃,一氯甲烷、新戊烷(标况下是液态)、甲醛。所有烃、酯、一氯烷烃的密度都小于水;一溴烷烃、多卤代烃、硝基化合物的密度都大于水。不溶于水的有机物有:烃、卤代烃、酯、淀粉、纤维素。
8、检验酒精中是否含水:用无水CuSO4——变蓝(CuSO4·5H2O)
9、显酸性的有机物有:含有酚羟基(—OH)和羧基(—COOH)的化合物。
10、浓硫酸、加热条件下发生的反应有:苯及苯的同系物的硝化、磺化、醇的脱水反应、酯化反应、纤维素的水解
11、加入浓溴水产生白色沉淀或加入FeCl3溶液显紫色的:苯酚
12、通入过量的CO2溶液变浑浊的是:C6H5ONa溶液(苯酚钠溶液)
13、能被氧化的物质有:含有碳碳双键或碳碳三键的不饱和化合物(KMnO4\H+)、苯的同系物、醇、醛、酚。能发生燃烧反应,也是氧化反应。
14、能与Na2CO3和NaHCO3溶液都反应的有机物是:含有—COOH:如乙酸
15、能与Na2CO3反应而不能与NaHCO3反应的有机物是:苯酚
16、能与Na反应产生H2的是:含羟基(—OH)的物质(如乙醇、苯酚)、与含羧基(—COOH)的物质(如乙酸)
17、能与NaOH溶液发生反应的有机物:
(1) 酯:(水解,不加热反应慢,加热反应快)(2)羧酸:
(3)卤代烃(NaOH水溶液:水解;NaOH醇溶液:消去)
(4)酚: (5)蛋白质(水解)(6)酰胺
18、能使酸性KMnO4溶液褪色的物质
(1):烯、植物油、裂化汽油、天然橡胶、聚某炔和焦炉气(含乙烯)
(2)含碳碳三键的物质:如乙炔、丁炔等
(3)含羟基物质:醇(与羟基直接相连的碳原子上要有氢原子)、酚
(4)含醛基物质
①醛类物质:乙醛、苯甲醛
②甲酸系列:甲酸、甲酸盐、甲酸酯
③还原性糖:葡萄糖和麦芽糖
(5)苯的同系物:与苯环相连的碳原子上必须有氢原子
(6)苯和聚乙烯均不能使酸性KMnO4溶液褪色
19、有明显颜色变化的有机反应:
(1)苯酚与三氯化铁(FeCl3 )溶液反应呈紫色;
(2)KMnO4酸性溶液被具有还原性物质还原而褪色(紫红色褪去);
(3)溴水的褪色;
(4)淀粉遇碘单质变蓝色。
(5)蛋白质遇浓硝酸呈黄色(颜色反应)
(三)有机反应类型
1.加成反应:不饱和键变成饱和键,形式类似化合(不饱和度减少)
(1)碳碳双键、碳碳叁键
①加成物质:H2、X2、HX、H2O、HCN等
②加成特点:自由加成
CH3CH=CH2+HBrCH3CH2CH2Br或CH3--CH3
③共轭二烯烃:可发生1,2、3,4、1,4、完全加成
CH2=CH-CH2+Br2CH2Br-CH-CH2Br(1,4-加成)
(2)苯环
①H2:+3H2
②Cl2:+3Cl2 (不常见)
(3)醛、酮
①加成物质:H2、NH3、HCN、ROH等
②加成特点:定向加成,氢加在氧上,其余部分加在碳上
CH3--H+ROHCH3--OR
2.消去反应:饱和键变成不饱和键,形式类似分解(不饱和度增多)
(1)卤代烃
①反应条件:NaOH的醇溶液,加热
②消去原理:消卤素原子及β-碳的氢
③消去产物:烯或炔
④邻二卤代烃:优先考虑生成共轭二烯烃,再考虑生成炔烃
+2NaOH或+NaCl+2H2O
(2)醇
①反应条件:浓硫酸,加热
②消去原理:消羟基及β-碳的氢
③消去产物:烯或炔
④邻二醇:优先考虑生成共轭二烯烃,再考虑生成炔烃
CH3---CH3 CH2=CHCH=CH3或CH3C≡CCH3+2H2O
3.取代反应:上一个原子或原子团,一个原子或原子团,类似复分解
(1)卤代反应
①烷烃的卤代反应:光照、纯净的卤素单质蒸气
②苯和苯的同系物侧链上的卤代反应:光照、纯净的卤素单质蒸气
③苯和苯的同系物苯环上的卤代反应:铁或卤化铁催化,纯净的卤素单质
④醇的卤代反应:氢卤酸,加热
⑤酚的卤代:卤素原子取代羟基邻、对位的氢
⑥含-H的烯烃在高温下与卤素单质取代
CH3CH=CH2+Cl2Cl-CH2CH=CH2+HCl
(2)水解反应
①卤代烃水解:羟基取代卤素原子形成醇
CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
②酯的水解:C-O断裂,O上加氢,C加羟基
CH3CO18OCH2CH3+H2OCH3COOH+CH3CH218OH
③肽的水解:C-N断裂,N上加氢,C加羟基
④二糖和多糖的水解:蔗糖水解成葡萄糖和果糖,其余水解最终产物都是葡萄糖
(3)酯化反应:酸脱羟基,醇脱氢
CH3CH218OH+CH3COOHCH3CO18OCH2CH3+H2O
(4)成醚反应:醇分子间脱水
2CH3CH2CH2OHCH3CH2CH2OCH2CH2CH3+H2O
(5)成肽反应:氨基脱氢,羧基脱羟基,生成肽键()
(6)硝化反应
①苯的硝化反应:发生一硝基取代
+HO-NO2NO2+H2O
②甲苯的硝化反应:发生甲基邻、对位的三硝基取代
(7)磺化反应:磺酸基取代苯环上的氢原子
+H2SO4(浓)+H2O
(8)钠和醇或酸或酚的反应,属于置换反应,不属于取代反应
①2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑
②2CH3COOH+2Na2CH3COONa+H2↑
③2OH+2Na2ONa+H2↑
4.氧化反应:加氧去氢
(1)有机物的燃烧反应
(2)醇和醛的催化氧化
①R1CH2OHR1CHO
②R1--R2R1--R2
③不能催化氧化
④2RCHO+O22RCOOH
(3)酸性KMnO4溶液褪色
(4)醛基使溴水褪色
①反应:RCHO+Br2+H2ORCOOH+2HBr
②注意:溴的四氯化碳溶液不褪色
(5)醛基的银镜反应
①反应:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
②现象:水浴加热,产生光亮的银镜
(6)醛基的斐林反应
①反应:CH3CHO+2Cu(OH)2CH3COOH+Cu2O↓+2H2O
②现象:加热煮沸,产生砖红色沉淀
5.还原反应:加氢去氧
(1)有机物和氢气反应:、-C≡C-、酮羰基、醛羰基、-C≡N
(2)-NO2-NH2
(3)RCOOHRCH2OH
6.聚合反应:有高分子化合物生成
(1)加聚反应:、-C≡C-、酮羰基、醛羰基等
①链节中含偶数个碳原子,一般不含N、O等原子
②高聚物链节的组成与单体的化学组成相同
(2)缩聚产物:分子中至少含两个能脱去小分子的基团(羟基、氨基、羧基)
①链节中含碳原子数不确定,一般含N、O等原子
②高聚物链节的组成与单体的化学组成不同
(四)有机化学中常用的定量关系
1.消耗氢气的量(一定发生加成反应)
(1)1mol消耗1 mol H2
(2)1mol-C≡C-消耗2 mol H2
(3)1mol消耗3 mol H2
(4)1mol醛羰基和酮羰基消耗1 mol H2
(5)1mol羧基或酯基或酰胺基消耗0 mol H2
(6)1mol-C≡N消耗2 mol H2
2.消耗溴或氯气的量
(1)加成反应
①1mol 消耗1 mol Br2
②1mol -C≡C-消耗2 mol Br2
(2)取代反应
①1mol烷烃中的氢原子完全被取代消耗(2n+2)mol Cl2
②1mol酚含有n mol邻、对位氢原子,完全被取代消耗n mol Br2
(3)氧化反应:1mol-CHO被溴水氧化消耗1mol Br2
4.消耗NaOH溶液的量
(1)基本反应
①1mol羧基(-COOH)消耗1 mol NaOH
②1mol酚羟基消耗1 mol NaOH
③1mol卤化氢(HX)消耗1 mol NaOH
(2)卤代烃
①1mol卤代烃(RX)消耗1 mol NaOH
②1mol卤代苯完全水解消耗2 mol NaOH
(3)酯基
①1mol酯基(-COOR)消耗1mol NaOH
②1mol油脂完全水解消耗3 mol NaOH
③1mol酚酯完全水解消耗 2 mol NaOH
④1mol肽键()完全水解消耗1mol NaOH
5.消耗钠的量
(1)钠能够和羟基(醇、酸、酚)发生置换反应
(2)产生1mol H2消耗2 mol-OH消耗2 mol Na
6.产生二氧化碳的量
(1)1mol羧基消耗1 mol NaHCO3产生1 mol CO2
(2)1mol羧基消耗0.5 mol Na2CO3产生0.5 mol CO2
(3)1mol酚羟基消耗1 mol Na2CO3产生0 mol CO2
7.银镜反应
(1)RCHO~2[Ag(NH3)2]OH~2Ag↓
(2)HCHO~4[Ag(NH3)2]OH~4Ag↓
8.消耗氢氧化铜的量
(1)中和反应:1mol羧基消耗0.5 mol Cu(OH)2
(2)铜镜反应(斐林反应)
①RCHO~2 Cu(OH)2~1 Cu2O↓
②HCHO~4 Cu(OH)2~2Cu2O↓
(五)有机反应小实验
1.常见液体有机物的密度和溶解性
(1)水溶性有机物
①简单的醇类:乙醇、甘油(丙三醇)
②简单的酸醛:乙酸、乙醛
③单糖和二糖:葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖
(2)脂溶性有机物
密度比水小
①液态烃类:苯、汽油、己烷、环己烷、甲苯
②酯和油脂:乙酸乙酯、植物油
密度比水大
①多卤代烃:CH2Cl2、CHCl3、CCl4
②溴代烃:溴苯、溴乙烷、1,2-二溴乙烷
③硝基化合物:硝基苯
2.某些有机反应的条件
(1)烷烃和卤素的取代反应
①反应条件:光照和纯净的卤素单质
②烷烃不能使卤水褪色,液体烷烃和卤水混合发生萃取反应
③产物特点:每一种产物都有,氯化氢最多
(2)苯的同系物和卤素的取代反应
①反应条件:光照或催化剂和纯净卤素单质
②苯和苯的同系物不能使卤水褪色,和卤水混合发生萃取反应
(3)苯酚和卤素的取代反应
①反应现象:产生白色沉淀
②反应条件:浓溴水,不能用稀溴水或溴的四氯化碳溶液
(4)醛和葡萄糖的银镜反应
①反应条件:水浴加热
②反应环境:碱性溶液(银氨溶液自身显强碱性)
(5)醛和葡萄糖的铜镜反应
①反应条件:加热煮沸
②反应环境:碱性溶液(NaOH溶液过量)
③反应试剂:新制的氢氧化铜悬浊液(不能用氢氧化铜沉淀)
(6)催化剂的使用
①烯、炔、苯环和氢气的加成反应:一般用镍(Ni)作催化剂
②酯化反应:一般用浓硫酸作催化剂
③酯、油脂、蔗糖、麦芽糖、淀粉的水解:一般用稀硫酸作催化剂
④纤维素水解:一般用浓硫酸作催化剂
3.有机物反应的可逆性
(1)烷烃和氯气的取代反应
(2)苯的同系物和氯气在光照下的取代反应
(3)酯和油脂的酸性水解
(4)酸和醇的酯化反应
4.淀粉水解程度的检验
(1)流程:淀粉水解液中和液
(2)程度验证
①没有水解:向中和液中加入新制的氢氧化铜悬浊液,加热煮沸,无砖红色沉淀
②完全水解:向水解液中加入新制的碘水,溶液不变蓝
5.卤代烃水解产物的检验
(1)流程:R-X水解液中和液AgX↓
(2)现象:氯代烃:白色沉淀;溴代烃:浅黄色沉淀;碘代烃:黄色沉淀
五、典型有机物之间的转化关系
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